迪士尼彩乐园5 材料主意丨熵弹性、黏弹性与超弹性三个基本主意有何接续和区别?
发布日期：2024-09-02 21:49 点击次数：65
熵弹性、黏弹性与超弹性是描画材料力学举止的三个迫切主意。它们辞别从不同的角度揭示了材料在外力作用下的反应机制，是咱们必须掌捏基本主意。
先说说暖热度最高的熵弹性主意
熵弹性是高分子材料中一种独到的弹性举止，主要存在于高分子材料的高弹态，尤其是在温度高于玻璃化转机温度（Tg）时。在这种状况下，高分子链段具有敷裕的畅通才气，或者快速反应外力 。
其中枢计制源于高分子链的构象熵变化。高分子链在天然状况下频频是无序卷曲的，这种状况具有较高的熵值。
当受到外力拉伸时，分子链被动沿应力地方伸展，构象数减少，熵值镌汰。当外力去除后，分子链会自愿收复到卷曲状况，以增多熵值，从而发达出弹性恢复。无规线团默示图。
简便来说，每根高分子链就像一个弹簧，其均衡位置是一个紧缩的线团，受到外力时发生形变，外力摒除后又能自动恢复，而恢复的能源就是熵值的增多。由于这种弹性具有趋向熵最大化的实质，是以被称为熵弹性。
熵弹性的一个显贵特色是材料在拉伸经过中会发烧，而在收复经过中会吸热，这与熵变的热力学经过密切接续。从热力学角度来讲，熵弹性意味着橡胶拉伸恢复经过中，内能险些不变，其弹性反应以拉伸经过中引起的熵减少为主导；关于理念念弹性体，则其弹性反应实足取决于拉伸经过中引起的熵减少，成为熵弹体。
在实践诳骗中，熵弹性是橡胶材料发达出高弹性的主要原因。橡胶的模量较低（频频为20~80N/cm2），但可逆形变值极大，伸长率可达数倍。这种本性使得橡胶成为理念念的弹性材料，被日常诳骗于轮胎、密封件和减震器等规模。
黏弹性更多的说的是一种弹性与黏性举止的关系
黏弹性是高分子材料的一个迫切本性，它与熵弹性不同，不仅与材料的微不雅结构相关，还与技能密切接续。黏弹性描画了材料在受到外力作用时，其形变举止与技能的关系。
理念念的弹性体在受到外力后，均衡形变瞬时达到，与技能无关；理念念的黏性体则发达出形变随技能线性发展的本性。而高分子材料的形变性质介于两者之间，是以常被称为黏弹性材料。如下图所示。
其力学松懈表象主要包括蠕变、应力松懈、滞后表象和力学损耗等。
蠕变是指在一定温度和较小的恒定外力作用下，材料的形变随技能增多而逐步增大的表象。比如软聚氯乙烯丝挂上一定分量的砝码后会迟缓伸长，迪士尼彩乐园解下砝码后又会迟缓缩且归，这就是聚氯乙烯丝的蠕变表象。
应力松懈是在恒定温度和形变保持不变的情况下，团聚物里面应力随技能逐步衰减的表象。像拉伸一块未交联的橡胶到一定长度并保持不变，跟着技能增多，里面应力会逐步减小。
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当团聚物受到周期性外力作用时，会出现滞后表象，其应力 - 应变弧线不会实足重合，酿成一个滞后环。这标明材料在加载和卸载经过中会破钞能量，这部分能量就是力学损耗。
黏弹性日常存在于高分子材料和部分合金中。高分子材料的黏弹性主要源于分子链的畅通和重排。在高弹态下，分子链段不错摆脱畅通，但在玻璃态下，分子链被冻结，发达出更多的黏性举止。
超弹性是大变形下的非线性弹性举止
超弹性是指材料在应力作用下或者产生超大可收复应变的本性。超弹性材料的应力-应变关系乱骂线性的，且频频或者承受更高的应变值。超弹性材料在加载和卸载经过中，应力-应变弧线解任交流的旅途，且莫得能量耗散。
超弹性材料的典型代表包括高分子材料（如橡胶、泡沫）和金属合金（如钛镍合金）。高分子材料的超弹性主要源于其高度非线性的弹性举止，而金属合金的超弹性则基于应力诱发的马氏体相变。举例，钛镍合金在应力作用下会发生奥氏体到马氏体的相变，从而杀青超弹性举止。
超弹性材料的一个显贵特色是其大变形才气。举例，某些橡胶材料的伸长率可达700%，而钛镍合金的超弹性应变界限可达8%。这种大变形才气使得超弹性材料在航空航天、医疗器械和电子迷惑等规模具有日常的诳骗出路。
熵弹性、黏弹性与超弹性的接续与区别
熵弹性、黏弹性与超弹性天然皆是描画材料力学举止的主意，但它们之间存在彰着的接续与区别。
三者存在一些共同点，领先皆与材料的微不雅结构密切接续。熵弹性源于高分子链的构象变化，黏弹性触及分子链的畅通和重排，而超弹性则与高分子链的非线性弹性举止或金属合金的相变相关。况兼它们皆存在于高分子材料中，尤其是在高弹态下，高分子材料的复杂微不雅结构使其或者发达出多种力学举止。
但它们也有着显贵区别。熵弹性主要由构象熵变化运转，发达为高弹性和低模量，且与温度密切接续；黏弹性触及弹性和黏性举止的连合，具有技能依赖性，发达为应力松懈和蠕变；超弹性发达为大变形才气和非线性应力 - 应变关系，且能量可实足收复。
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