Мэдээ

01 Нөлөөллийн гүйцэтгэлийн мөн чанар

Олон хүн "цохилтын эсэргүүцэл" гэдэг үгийг сонсоод шууд л "бат бөх чанар" гэж боддог. Гэхдээ бат бөх чанар гэж яг юу вэ? Энгийнээр хэлбэл, материал цохилтод өртөх үед энергийг үр дүнтэйгээр сарниулж чадах эсэх нь чухал юм.

Хэрэв энерги жигд тархаж чадвал материал нь "бат бөх"; хэрэв энерги нэг цэг дээр төвлөрсөн бол "хэврэг" байна.

Тэгэхээр полимерүүд энергийг хэрхэн сарниулдаг вэ? Голчлон гурван замаар:

• Гинжин хэлхээний хөдөлгөөн: Гадны хүч үйлчлэхэд молекулын гинж нь дотоод эргэлт, нугалах, гулсах замаар энергийг сарниулдаг. Молекулын гинж нь "бултах", нугалах, гулсах чадвартай;

• Бичил талбайн деформаци: Резинэн шиг резинэн хэсгүүд нь матрицад хагарлыг үүсгэж, цохилтын энергийг шингээдэг. Дотоод фазын бүтэц нь деформацид орж, дараа нь сэргэж болно; 

• Хагарлын хазайлт ба энерги шингээлтийн механизм: Материалын дотоод бүтэц (фазын интерфэйс болон дүүргэгч гэх мэт) нь хагарлын тархалтын замыг мушгиралттай болгож, хагарлыг удаашруулдаг. Энгийнээр хэлбэл, хагарал нь шулуун шугамаар явдаггүй, харин дотоод бүтцээр тасалдаж, хазайж, идэвхгүй байдлаар саармагжуулдаг.

Та харж байгаачлан, цохилтын хүч гэдэг нь үнэндээ "эвдрэлийг тэсвэрлэх хүч" биш, харин "энергийг дахин чиглүүлснээр сарниулах чадвар" юм.

Энэ нь бас нэг нийтлэг үзэгдлийг тайлбарладаг: зарим материалууд нь маш өндөр суналтын бат бэхтэй бөгөөд цохилтын үед амархан бутрдаг; жишээлбэл, PS, PMMA, PLA зэрэг инженерийн хуванцарууд.

Бусад материалууд нь дунд зэргийн бат бөх чанартай боловч цохилтыг тэсвэрлэх чадвартай. Учир нь эхнийх нь "энерги тараах" газаргүй байхад сүүлийнх нь "энерги тараах" газаргүй байдаг. Жишээ нь PA-ийн хуудас, саваа,PPболон ABS материалууд.

Микроскопийн үүднээс авч үзвэл, гадны хүч шууд үйлчлэхэд систем нь маш өндөр хүчдэлийн хурдтай байдаг бөгөөд маш богино хугацаанд молекулууд ч цаг хугацаанд нь "хариу үйлдэл үзүүлж" чадахгүй.

Энэ үед металлууд гулсалтаар энергийг тарааж, керамик нь хагарлаар энерги ялгаруулдаг бол полимерүүд гинжин хэлхээний хөдөлгөөн, устөрөгчийн холбооны динамик тасралт, талст ба аморф бүсүүдийн зохицуулалттай деформациар цохилтыг шингээдэг.

Хэрэв молекулын гинж нь байрлалаа тохируулж, цаг хугацаанд нь өөрсдийгөө дахин зохион байгуулах хангалттай хөдөлгөөнтэй бөгөөд энергийг үр дүнтэй хуваарилдаг бол цохилтын гүйцэтгэл сайн байна. Үүний эсрэгээр, хэрэв систем хэт хатуу байвал - гинжин хэсгийн хөдөлгөөн хязгаарлагдмал, талст чанар хэт өндөр, шилэн шилжилтийн температур хэт өндөр байвал - гадны хүч ирэхэд бүх энерги нэг цэг дээр төвлөрч, ан цав шууд тархдаг.

Тиймээс цохилтын гүйцэтгэлийн мөн чанар нь "хатуулаг" эсвэл "бат бөх чанар" биш, харин материалын энергийг маш богино хугацаанд дахин хуваарилах, сарниулах чадвар юм.

 

02 Ховилтой ба ховилгүй: Нэг туршилт биш, харин хоёр бүтэлгүйтлийн механизм

Бидний ихэвчлэн ярьдаг "нөлөөллийн хүч" нь үнэндээ хоёр төрөлтэй: 

• Хэлбэргүй нөлөө: Материалын "нийт энерги ялгаруулах чадварыг" шалгана; 

• Ховилтой цохилт: "Хагарлын үзүүрийн эсэргүүцэл"-ийг шалгана.

Ховилгүй цохилт нь материалын цохилтын энергийг шингээх, сарниулах нийт чадварыг хэмждэг. Энэ нь материал нь хүчээр үйлчлүүлсэн мөчөөс хугарал хүртэл молекулын гинжин гулсалт, талст хэлбэржих, резинэн фазын деформациар дамжуулан энергийг шингээж чадах эсэхийг хэмждэг. Тиймээс өндөр ховилгүй цохилтын оноо нь ихэвчлэн сайн энергийн тархалттай уян хатан, нийцтэй системийг илтгэдэг.

Ховилтой цохилтын туршилт нь стрессийн концентрацийн нөхцөлд материалын ан цав тархах эсэргүүцлийг хэмждэг. Та үүнийг "системийн ан цав тархах хүлцэл" гэж үзэж болно. Хэрэв молекул хоорондын харилцан үйлчлэл хүчтэй бөгөөд гинжин хэлхээний хэсгүүд хурдан өөрчлөгдвөл ан цав тархах нь "удаашрах" эсвэл "идэвхгүй болно".

Тиймээс өндөр ховилтой цохилтын эсэргүүцэлтэй материалууд нь ихэвчлэн хүчтэй гадаргуугийн харилцан үйлчлэл эсвэл энергийн тархалтын механизмтай байдаг, тухайлбал поликарбонат дахь эфирийн холбоо хоорондын устөрөгчийн холбоо, эсвэл резинэн хатууруулалтын системд гадаргуугийн холбоог салгаж, үрчлээ үүсэх гэх мэт. 

Ийм учраас зарим материалууд (PP, PA, ABS, PC гэх мэт) нь ховилгүй цохилтын туршилтанд сайн үр дүн үзүүлдэг боловч ховилтой цохилтын эсэргүүцэл мэдэгдэхүйц буурсан нь тэдгээрийн микроскопийн энерги тархах механизм нь стрессийн төвлөрлийн нөхцөлд үр дүнтэй ажиллахгүй байгааг харуулж байна.

 

03 Яагаад зарим материалууд цохилтод тэсвэртэй байдаг вэ?

Үүнийг ойлгохын тулд бид молекулын түвшинг харах хэрэгтэй. Полимер материалын цохилтын эсэргүүцлийг гурван үндсэн хүчин зүйл дэмждэг:

1. Гинжин хэлхээний сегментүүд нь эрх чөлөөний зэрэгтэй байдаг:

Жишээлбэл, PE-д (Хэт өндөр нягтралтай полиэтилен, HDPE), TPU болон зарим уян хатан PC-үүдээс бүрдсэн гинжин сегментүүд нь нөлөөллийн дор конформацийн өөрчлөлтөөр энергийг сарниулж чаддаг. Энэ нь үндсэндээ химийн холбоог сунгах, нугалах, мушгих зэрэг молекул доторх хөдөлгөөнөөр энерги шингээхээс үүдэлтэй.

2. Фазын бүтэц нь буферлах механизмтай: HIPS, ABS, PA/EPDM зэрэг системүүд нь зөөлөн фазууд буюу интерфэйсүүдийг агуулдаг. Цохилтын үед интерфэйсүүд нь эхлээд энергийг шингээж, холбоог тасалж, дараа нь дахин нэгддэг.Боксын бээлий шиг бээлий нь хүчийг нэмэгдүүлдэггүй ч стрессийн хугацааг уртасгаж, оргил стрессийг бууруулдаг. 

3. Молекул хоорондын "наалдамхай чанар": Зарим системүүд нь устөрөгчийн холбоо, π–π харилцан үйлчлэл, тэр ч байтугай дипол харилцан үйлчлэлийг агуулдаг. Эдгээр сул харилцан үйлчлэлүүд нь мөргөлдөх үед энерги шингээхийн тулд өөрсдийгөө "золиослоод", дараа нь аажмаар сэргэдэг.

Тиймээс туйлын бүлэгтэй зарим полимерүүд (жишээлбэл, PA ба PC) нь цохилтын дараа ихээхэн хэмжээний дулаан ялгаруулдаг болохыг та олж мэдэх болно - энэ нь электрон ба молекулуудаас үүссэн "үрэлтийн дулаан"-тай холбоотой юм. 

Энгийнээр хэлбэл, цохилтод тэсвэртэй материалын нийтлэг шинж чанар нь тэдгээр нь энергийг хангалттай хурдан дахин хуваарилдаг бөгөөд нэг дор нурдаггүй явдал юм.

 

ДАРАА's UHMWPE болонHDPE хуудасs нь маш сайн цохилтод тэсвэртэй инженерийн хуванцар бүтээгдэхүүн юм. Уул уурхайн машин механизм, инженерийн тээврийн салбарт гол материал болгон ашигладаг тул нүүрстөрөгчийн ганг орлож, ачааны машины доторлогоо болон нүүрсний бункерийн доторлогоонд илүүд үздэг болсон. 

Тэдгээрийн маш хүчтэй цохилтод тэсвэртэй байдал нь нүүрс зэрэг хатуу материалын цохилтоос хамгаалж, тээврийн хэрэгслийг хамгаалдаг. Энэ нь тоног төхөөрөмжийг солих мөчлөгийг бууруулж, улмаар үйлдвэрлэлийн үр ашгийг дээшлүүлж, ажилчдын аюулгүй байдлыг хангадаг.