Polymer chain Dynamics והשפעה על כוח מכני

היכולת של רכיב פולימר לעמוד בריצה, מתיחה, והשפעה תלויה ישירות על הניידות של השרשראות המולקולריות שלה.ניידות זו - המוגדרת על ידי היכולת של מולקולות ארוכות שרשרת לסובב, להחליק, להתארגן מחדש תחת לחץ - היא הגורם החשוב ביותר לקבוע אם חומר מתנהג כמו קישורים נוקשים, יציבים או קשיחים, מדחפי תנועה משתנה עם טמפרטורה, מבנה כימי, היסטוריה והבנת זמן זה מאפשר למהנדסים מתקדמים, כדי לחקור את הביצועים של תפקודים גמישים.

יסודות של תנועת מולקולרית בפולימרים

ניידות שרשרת פולימר פועלת על פני קשקשים באורך היררכי. בקנה מידה הקטן ביותר, תנועה במגזר המקומי כוללת את הסיבוב ואת הרטט של כמה יחידות חוזרות סביב אג"ח עמוד השדרה. בקנה מידה גדול יותר, רשתות שלמות יכולות לעבור תנועה שיתופית, החלמה, ופירוק.נהג בסיסי של תנועה זו הוא נפח חופשי - החלל הבין-יסודי בין שרשראות צמודות.

הטמפרטורה של מעבר הזכוכית (TreaFLT:0) ,(GgFLT:1) מציינת את הגבול בין תנועה מוגבלת ופעילה פלחאלית (TscaleFLT:2gigofLT 3: 3, הפולימרים קיימת במצב זכוכית; שרשראות למעשה קפואות באופן יעיל במקום, ורק הרטטים נמצאים מעל TLT:4gFLT:5, המעברים לתוך גומי או מצב אחורי, אשר אינו יכול להיות מורכב לחלוטין, אך ורק על ידי מעבר חלקי, אך ורק על ידי מעבר רחב של מחזור רחב של מחזורי, הוא יכול להיות מורכב של שלושה חלקים גדולים, אך ורק על ידי מעבר רחב של מעבר רחב של שטח, אשר אינו יכול להיות מורכב של שטח רחב יותר, אם הוא גדול יותר, אך ורק על ידי מחזור רחב יותר, אם הוא יכול להיות מורכב של מחזורי, אם הוא יכול להיות מורכב של שטח רחב של שטח, אם כי הוא גדול יותר, אם כי הוא גדול יותר, אם כי הוא יכול להיות מורכב של מחזור רחב של מחזור רחב של מחזור רחב של מחזור מחזור רחב יותר, אם הוא יכול להיות מורכב של מחזור רחב של מחזור רחב יותר, אם הוא יכול להיות מורכב של מעבר רחב של מעבר, אם הוא יכול להיות מורכב של מחזור רחב של מחזור רחב של מחזור רחב של מחזור רחב של מחזור רחב יותר של מחזור

מדידה קוונטית של ניידות שרשרת מסתמכת על זמני הרפיה שמקורם בניתוח מכני דינמי (DMA), ספקטרוסקופיה דיאלקטרי, וזמני רגיעה מוצק NMR. זמני הרפיה קצרים מצביעים על ניידות גבוהה ותואמים לחומרים שמפרקים אנרגיה ביעילות תחת עומס צפי זמן רציונפיה ארוך מצביעים על תנועה מוגבלת ותואמים עם נוקשות גבוהה אך ספיגה אנרגיה מוגבלת.

מפתחי בקרה על סוללות פולימר

ניידות שרשרת מניפולציה היא כלי מרכזי בעיצוב פולימרי.הפרמטרים הבאים מציעים דרך ישירה להתאים ביצועים מכניים עבור דרישות ספציפיות.

טמפרטורה ואפקטים סטרין

(הטמפרטורה היא המשתנה הישיר ביותר של שליטה.הגברת האנרגיה התרמית מגבירה את התנועה, מפחיתה את המודולולים, ומשפרת את הטמפרטורות המדויקות ביותר מתחת ל-TreaFLT:0gigcioFLT:1, עלייה קטנה יכולה לשנות את הכשל משינוי ברירות לתשואות יציבות.

אדריכלות כימית ונפח חופשי

כימיה Backbone מכתיבת גמישות שרשרת בסיסית.Saturated Carbon backbones, כמו פוליאתילן, לאפשר סיבוב חופשי כמעט סביב אג"ח בודדים, קידום ניידות גבוהה. aromatic backbones, כגון אלה בפולימניפסט או פוליפנולן sulfide, להציג טבעות קשיחות להגביל סיבוב ולהגדיל את TFLT:0gpher (1 קבוצות צד נוסף מודולים) כגון קבוצות מתכת זעירות למחצה, כמו phenic סטרייקטקטנות זעירות, כמו סגסוגת קטנטן קטן.

Polarity ממלאת תפקיד קריטי.כוחות חזקים חסרי טווח מאינטראקציות מימן או דיפול-דיפול פועלים כקשרי צלב חולפים, מגבילים את תנועת ה- amide של ניילון יוצרים אג"ח מימן נרחב, וכתוצאה מכך אינטראקציות TigFLT גבוה:0gigFLT:1, חוזק גבוה ורב-עשר, וצמצום הגמישות בהשוואה לפולימרים לטווח ארוך עם כוחות חלשים יותר.

חיבור ו Entanglements

(ב) קושרי קוהנדסה לצמיתות בין רשתות סמוכים, מונעים זרימה בקנה מידה גדול והגבלת תנועה פלחאלית.ב- elastomers, מבוקר:0vulcanizationFLT:1 מציג מספיק קישורים כדי לספק התאוששות ללא כל חלקי ניידות.

סיבוכים פיזיים בתרמופלסטיקה במשקל גבוה פועלים כקישורים transient. Ultra-High המולקולרי משקל פוליאתילן (UHMWPE) שואבת את ההתנגדות יוצאת דופן שלה מרשת הסבך הצפופה, המונעת משיכת שרשרת facile והפצת מתח על פני נפח גדול.

פלסטיק ו Modifying Additives

פלסטיק הם תרכובות בעלות משקל נמוך כי בין רשתות פולימרים, הגדלת נפח חופשי וצמצום חיכוך בלתי סגולי.זה מוריד TevolveFLT:0gigigigtureFLT:1 ומשפר גמישות. Phthalate esters ב PVC ומים ב ניילון הם דוגמאות קלאסיות.

השפעת שרשרת הניידות על ביצועים גמישים

תכונות גמישות - כולל Modulus, כוח וזן הפסקה - נמדדים תחת עומסים התכופים באמצעות שיטות מבחן סטנדרטיות כגון ASTM D790. במהלך מבחן תלת-נקודות, הדגימה חווה קידוד של מתח: דחיסה על פני השטח העליון, מתח על פני השטח התחתון.התגובה המולקולרית של פולימר מכתיב כיצד היא מנהלת ⁇ זה.

ניידות שרשרת גבוהה מאפשרת פלחים להתחדש ולהתרגע במהירות תחת הלחץ המתושם.זה תוצאות במודולופלקסי נמוך ועמידה, סלחנית התנהגות השתקפות.סיליקון elastomers, עם תשואה גמישה מאוד שלהם deoxane לאחורעמודים, exeating את החומרים השבריים האלה, ומציגה מודולולית גמישה מתחת לגיל 10 MPa ואת היכולת להיות nd ללא נזק חריף, 000 קצר יחסית, 000 מטרולית, 000 מטרד מגנטית נמוכה יותר, 000.

הגורם האובדן ( ⁇ tan) מניתוח מכני דינמי ללכוד את יכולת הניתוק האנרגיה תחת היותו bending. a רחב, חזק שיזוף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ליד TuaFLT:0gigigigigigirFLT:1 מציין לחות גבוהה ומתאם עם התנגדות לעייפות סדקים תחת עומס מחזורי אופניים.זה קריטי עבור יישומים כגון microelectronics encapsulation, שבו החלק חייב לעמוד מול שבץ ללא זעזועים, עדיין.

תפקיד שרשרת Dynamics בהתנהגות Tensile

תכונות Tensile - המודולולים של יאנג, כוח התשואות, כוח רבנים מוחלט, והמשך הפסקה - לטשטש כיצד רשתות מגיבות לכוח מושך בלתי-שיאלי.המודולוס הראשוני מתאים לצרף מתיחה וקטעים בקנה מידה קטן. ניידות גבוהה מורידה את המודולים האלה כי רשתות להתאים את ההתאמות שלהם בקלות תחת עומס.

הניגוד בין פוליקרבונט (PC) ופוליסטרון (PS) הוא הרסני. PC, עם קישורי פחמן גמישים שלה נפח חינם משמעותי, מציג ניידות משמעותית של חדר זמן.זה נותן לו כוח השפעה גבוהה ואת קצבה Tenile שיכולה לעלות על 100%. PS, עם phenyl עיוות חזק, מראה ניידות מוגבלת ו elongation על הפסקה של סביב 2- 3a - עם שינוי ראשוני גבוה יותר (PS) לעומת זאת, לעומת תואמים מערכת ההפעלה הראשונית שלה מול .

התנהגות לקויה ומודל האיינג

יילינג מציין את תחילת התנועה המקטעית הבלתי הפיך. מתחת לנקודת התשואות, שרשראות מבודדות בתוך מינימה אנרגיה מקומית. Applied Stress נוטה את הנוף הפוטנציאלי, ומעל סף קריטי, פלחים להתגבר על מחסומים רוטאליים ועוברים זרימה מפלסטיק. תשואות גבוהות של פולימרים בלחץ נמוך יותר ולעתים קרובות להפגין צוואר נרחב ואחריו מתח קשיח.

טכניקות אנליטיות ל Probing chain Mobility

הקמת קישור ישיר בין תנועה מולקולרית לבין תכונות מכניות גדולות דורש שיטות אנליטיות אשר חוקרות דינמיקות שרשרת בתנאים מבוקרים.

(ה) [ה]:0 [DMA]אנליזה מכנית (DMA)BuildFLT:1] היא הטכניקה הנפוצה ביותר עבור correlating ניידות עם תגובה מכנית.על ידי יישום זן סינוסדי והפרדה התגובה לאחסון ואובדן Moduli, DMA מספק מדידה ישירה של ניידות פלפלקסית באמצעות ⁇ ⁇ בקנה מידה נרחב ב TFLT:2gLT3: תדירות מאפשרת חישובים מרובים של חומרים ממושכים של חומרים אלה.

(FLT:0 דיפלומוגרפיה של האטה (DRSIRFLT) 1:1 לפקח על ההסתמכות של dipoles מולקולרית, אשר עולה מאותה תנועה פלחאלית השולטת בהקלה מכנית.DRS יכול למפות ניידות על פני טווחי תדר וטמפרטורה רחבים מאוד, מתן נתונים שמשלמים DMA לחיזוי גמישות דלת-טמפרטורה והתנהגות גבוהה.

(ב) [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

יישומים תעשייתיים החלים את הפיקוח על הניידות

High-Impact Auto Components

מקלעי רכב, טריאם פנים, ורכיבי מתחת לגיל חייבים לספוג אנרגיה ללא שבר שברירי. Polypropylene (PP) copolymers המורכבים מגומי ethylene-propylene (EPR) להשיג זאת על ידי שילוב הנוקשות הטבוע של PPatrix עם דומיינים נוקשים כי הפונקציה כמו אזורי ניידות מקומיים של השפעה גבוהה.

קיבולת ב-Fal Composites

(ב) פולימרים רבי עוצמה (CFRPs) ביישומים אווירוקל דורשים מטריקס resins עם גבוה TFLT:0gigFLT:1 לעמוד בטמפרטורות שירות גבוהות ונוזלים אגרסיביים.3 epoxies מחובר גבוה לעמוד בנוקשות ודרישות תרמיות, אך הם סובלים מערעור ומיקרו-מדבקות תחת רכיבה תרמית.

תצוגות גמישות ומכשירים לבישים

טלפונים חכמים צלולים ומציגים גלילים דורשים תת-שכבות פולימרים ששורדים בכתף חמור תוך שמירה על שלמות Tenile. Colorless polyimide סרטים להשיג זאת באמצעות עיצוב מונומר המשלב קישורים גמישים לקידום ניידות גבוהה שרשרת, המאפשרת לרתום קורני של כמה מ"מ ללא תשואה.סימלידית, יציבות ממדית חייבת להיות שמורה עבור ייצור טרנזיסטורי דק.

מכשירים רפואיים ופולימרים ביו-אבים

מגמות ותביעות ניתנות למניעה של פולי(L-lactic acid) (PLLA) דורשות ניידות שרשרת מכוונן בדיוק.המכשיר חייב לשמור על חוזק רדיו גבוה (ניידות מוגבלת) בתקופת הריפוי הראשונית, ולאחר מכן לעבור השפלה מבוקרת (החלופה הקלה כמושלשלשלשלשלאות) ולבסוף גם תנאי עיבוד.

תכנון לטווח ארוך והזדקנות

ניידות שרשרת היא לא נכס קבוע - זה מתפתח לאורך חיי המוצר בשל ההזדקנות הפיזית וההשפלה הכימית.הזדקנות פיזית במשקפיים amorphous כרוך בהפחתה איטית של נפח חופשי לכיוון שיווי משקל.זה מפחית ניידות לאורך זמן, מה שהופך בהתחלה פולימר קשוח יותר ויותר. a car נתקל בבדיקת השפעה בשנה אחת עלול להיכשל לאחר חמש שנים של שירות בשל התגלמות הדרגתית זו, אפילו בהיעדר שינוי כימי.

ההשפלה הכימית מציגה אפילו שינויים משמעותיים יותר. Oxidative שרשרת פיסול בפוליאולפינים מפחיתה משקל מולקולרי, אשר יכול בתחילה להגדיל את הניידות על ידי צמצום צפיפות הסבך.עם זאת, אותו חמצון מציג פחמן זעירים וקבוצת שימורים גמישים אשר מקדם אינטראקציות בין-טווח ל- DAS ולהגדיל את הנוקשות המקומית.

השפלה הידרוליטית רלוונטית במיוחד עבור פוליסטרים ופולימידדס. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . הפחתה מהירה . . הפחתה מהירה . . . . . ⁇ ⁇ הפחתה מהירה ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ הפחתה מהירה ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ הפחתה משמעותית של השפלה הידרוליטיבית הפחתה משמעותית של השפלה הידרוליטיבית הפחתה של ההשפלה הידרוליטיבית ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ הפחתה משמעותית של ההשפלה הידרוליטיבית ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ הפחתה משמעותית של צריכת מים ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ הפחתה של צריכת ⁇ ⁇ הפחתה של צריכת מים ⁇ פיזור פלסטיק הוא רלוונטי במיוחד רלוונטי במיוחד רלוונטי

כיוונים עתידיים: ניידות יעילה

הגבול הבא בהנדסה פולימרית כולל יצירת חומרים עם ניידות בתכנפיים, תגובתית. VitrimersFLT:1, או דינמי קוהנדסי רשת פולימרים, מייצגים פריצת דרך בתחום זה.הם משלבים את המבנה הקבוע של thermosflex עם אג"ח חילופי המאפשרים קירור טופולוגי ללא הקרבה בצפיפות.זה יוצרת חומר שיכול להיות חזק וחזק בשירות עצמי וזרימה גבוהה, אך מופעלת על ידי זרם חשמלי יעיל על ידי זרם חשמלי יעיל על ידי זרם חשמלי.

ייצור אדקטי מציג גם אתגר וגם הזדמנות לשלוט ניידות. קירור מהיר במהלך ייצור מפואר מבולבל מוביל נפח חופשי heterogeneous ו גבישי על פני שכבות, גרימת רינג ו interlayer דלמנט תחת עומס flex.מחקר לתוך תאים לבנות מחומם, מחזורי נשימה תרמיים, ו- compatibilizing סוכנים שואפת להשחית על פני המבנה המודפס.

מסקנה

ניידות שרשרת פולימר היא משתנה עיצוב בסיסי אשר ישירות מקודמת נוקשות גמישה, פשטות Tenile, ועמידות לטווח ארוך. על ידי שליטה שיטתית טמפרטורה, תוכן מפלסטיק, צפיפות חוצה קישורים, משקל מולקולרי, ומיזוג מורפיולוגיה, מהנדסים יכולים לכוון את ספקטרום ההרפיה כדי לעמוד בדרישות יישום ספציפיות.המשחק בין תנועה מולקולרית לתגובה מכנית מספק רציונלית מכימיה פולימרנית לביצועים אמיתיים כמו כלים אנליטיים ואנליטיים, כדי לרת, להמשיך את היכולת להניע מחדש, להמשיך את החומרים חזק, להמשיך ולת, כדי לרתום, ולהוביל את החומרים חזק, כדי לנבאת, להמשיך את המשתנים, ולהוביל את החומרים חזקים של שרשרת יעילה, כדי לחיזוי, כדי לרת, כדי לנבאת, כדי לחדשנות חזקה, ולהוביל, ולהוביל חזק, כדי לחיזוי יעיל, ולהוביל את החומרים חזקים, כדי לחדשנות יעילה, כדי לחיזוי, כדי לחדשנות יעילה, ולהוביל את החומרים חזקים, כדי להמשיך את החומרים חזקים, כדי לחיזוי יעיל, שיטות חשיבה חזקה, כדי להמשיך את החומרים חזקים, כדי לנבאת, ולהוביל לחיזוי, ולהוביל לחדשנות יעילה, ולהוביל לחדשנות יעילה, כדי לחיזוי יעיל, כדי לחדשנות יעילה, כדי להמשיך