Білім және ғылым
жүктеу/скачать 2,97 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Полимердің бұзылу механизмі
- Полимерлердің электрлік қасиеттері
| 5.40- сурет. Мәңгілік логарифмінің кері температураға әртүрлі
5.41-сурет. U кернеуге (σ) кернеуде ( 1 2 3 ) тәуелділігі кинетикалық сипатта болатынын және термофлуктуациялық беріктік теориясының қағидалары орындалатыны дәлелденді. Бұзылу уақытқа байланысты үдеріс, яғни белгілі бір жылдамдықпен жүреді. Сонымен қатар, Журков теңдеуінен беріктік полимерге түсірілген кернеуге және температураға бірдей тәуелді екенін болжаймыз. Демек, полимер бұзылуына жылу энергиясы көп әсер етеді. Жылулық флуктуацияға байланысты үзу энергиясынан көп болғанда, байланыс үзіледі, ал түсірілген кернеу флуктуацияның белгілі бір бағытта жиналуына мүмкіндік туғызады және үзілу энергия активтілігін төмендетеді. Полимерде негізінен екі түрлі байланыс бар: химиялық және молекулааралық. Олардың бір-бірінен ұзындығы және энергиясы жөнінен айырмашылықтары бар. Полимерге кернеу түскенде қай байланыс үзіледі? Мәңгілік арқылы анықталған полимерлердің үзілу активтену энергиясының ∆U0 мәндері 120-220 кДж/моль, яғни химиялық реакциялардың активтендіру энергиясымен шамалас. Олай болса, кернеудің әсерінен полимерде химиялық байланыс үзіледі деп болжам айтуға болады. Атомаралық байланыстардың үзіліп, әртүрлі радикалдар түзілетіні физикалық-химиялық әдістермен дәлелденді. Сонымен, полимердің беріктік қасиеттеріне химиялық байланыс және молекулааралық өзара әрекеттестік қана әсер етпейді, олар полимердің құрылысы мен сыртқы факторларға да тәуелді. Негізгілерін атап өтейік: молекулалық масса артқан сайын флуктуациялық тор пайда болып, бара-бара нығаяды. Олай болса, молекулалық масса артқанда, беріктік те артады, бірақ бұл тәуелділік белгілі бір шекке дейін болады. Молекулалық масса 50-100 мың болғанда, беріктікке көп әсер етпейді; полимердің бағдарлануы беріктікке едәуір әсер етеді және полимерді екі бағытта бағдарлау өте тиімді; полимердің кристалдану дәрежесінің артуы, беріктіктің артуы- на септігін тигізеді; эластомерлерде кеңістік тордың жиілігі артқан сайын беріктік те артады. Белгілі бір жиілікке жеткенде, беріктік төмендейді, себебі молекулалық тізбектің қозғалғыштығы нашарлайды, созу кезінде бағдарлану қиындайды; деформацияның жылдамдығын арттырса немесе температура- ны төмендетсе, беріктік нығаяды. Полимердің бұзылу механизмі Қатты денелердің беріктігін есептеу үшін оларды құрайтын бөлшектердің өзара әсерлесу күштерінен табуға болады. Осылай есептелген беріктік − техникалық σm, ал эксперимент бойынша табылған беріктік теориялық деп аталады. Нақты денелер үшін теориялық беріктік техникалыққа қарағанда екі еседей жоғары. Мұны түсіндіру үшін Гриффит нақты денелердің беріктігіне беттік микрожарықшалардың болуы және кернеудің әсерінен олардың ұлғаюы деген гипотеза ұсынды. Гриффит теориясының негізгі қағидалары: материал серпімді және оның беті мен көлемінде әртүрлі пішін- ді микрожарықшалар бар (5.42-сурет); жарықшалардың шеттерінде асқын кернеу σ* шоғырланады. Асқын кернеу үлгінің көлденең қимасындағы кернеуден бірнеше есе көп. Ал егер σ* =σ болса, жарықшалардың m ұлғаюы дыбыс жылдамдығына жуық шапшаңдықпен жүреді. Осыдан материал екіге бөлінеді, яғни магистральды жарықша пайда болады. Денеге осы сәтте түсірілген кернеу критикалық (дағдарыстық) σкр немесе максимал нақты беріктік деп аталады, егер σ* < σ , яғни σ < σ болса, жарықша ұлғаймайды және m кр бұзылу болмайды; сыртқы күштің әсерінен dt уақытында атқарылған жұмыс беттік еркін энергияны dGб арттыруға жұмсалады, яғни – dW = dGб; мұндағы W −үлгіде жарықшақ пайда болғандағы серпімді энергия, ал dW - мәні теріс болса, жарықшақ пайда болғанда, серпімді энергия азаяды; жылу жұмысының рөлі есепке алынбайды, яғни бұзылу процесі атермиялық деп ұйғарылады; Гриффиттің бұзылу критериясы мына өрнекпен анықталады: K aE / l 1/ 2 , G 0 (5.46)
мұндағы К − микрожарықшаның түріне, орналасуына және үлгінің қалыңдығына тәуелді коэффициент; а − меншікті беттік еркін энергия; l0 − жарықшаның ұзындығы немесе диаметрі; Е − серпімділік модулі. Сонымен, Гриффит теориясы алғаш рет бұзылудың негізгі қағидаларын ұсынды және эксперимент түрінде бұл қағидалар дәлелденді. Бірақ, Гриффит теориясының кейбір кемшіліктері де бар. Негізгі кемшіліктерінің бірі - критикалық кернеу туралы ұғым және бұзылуда уақыттың рөлі ескерілмеуі. Зерттеулер көрсеткендей бұзылу критикалық кернеудің σкр мәніне жетпей-ақ болады. Демек, жарықшақтардың түзілуі және ұлғаюы критикалық кернеуден төмен кернеулерде де болады. Кернеу аз болса, жарықшақтың өсуі де баяу жүреді. Бұл құбылыс материалдың шаршауы деп аталады. Сонымен қатар, бұзылу үдерісінде уақыттың рөлі ерекше. Теория қағидасы бойынша бұзылу − атермиялық үдеріс, ал эксперименттік нәтижелер бойынша бұзылу кезінде жылу механикалық шығындарға жұмсалады. Полимерлердің электрлік қасиеттері Электрөткізгіштіктің шамасына байланысты полимерлер үш топқа бөлінеді: өткізгіштер, жартылай өткізгіштер және диэлектриктер жүктеу/скачать 2,97 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|