Propiedades mecánicas de los polímeros
La mayoría de las propiedades mecánicas están relacionadas con la deformación de alguna manera. Dado que la deformación es la forma en que un material se mueve en respuesta a una fuerza, la fuerza y el desplazamiento serán esenciales para definir la mayoría de las propiedades mecánicas.
Sin embargo, la fuerza y el desplazamiento son propiedades extrínsecas. Eso significa que están relacionadas con la cantidad de material que se tiene. Un edificio puede soportar mucha más fuerza que una cuchara simplemente porque el edificio es más grande. Del mismo modo, el edificio puede oscilar varios centímetros con el viento, mientras que una cuchara experimentará un desplazamiento imperceptible en el vendaval más fuerte.
La tensión es la fuerza por área de sección transversal que soporta un material. La deformación es el porcentaje de cambio en la longitud del material. La curva tensión-deformación es la forma más sencilla de describir las propiedades mecánicas del material. La curva tensión-deformación puede proporcionar información sobre la resistencia, la tenacidad, la rigidez y la ductilidad de un material, entre otras cosas.
Ahora que tenemos la fuerza y el desplazamiento, podemos medir muestras de muchas formas diferentes. El edificio se deforma más que una cuchara cuando sopla el viento, pero eso es porque el 0,1% de un edificio de 100 metros es 10 centímetros, pero el 0,1% de una cuchara de 10 centímetros es 0,1 mm.
Polímero de ductilidad
(nu) es una medida del efecto Poisson, la deformación (expansión o contracción) de un material en direcciones perpendiculares a la dirección específica de la carga. El valor de la relación de Poisson es el negativo de la relación entre la deformación transversal y la axial. Para valores pequeños de estos cambios,
es la cantidad de elongación transversal dividida por la cantidad de compresión axial. La mayoría de los materiales tienen valores de la relación de Poisson que oscilan entre 0,0 y 0,5. En el caso de los materiales blandos,[1] como el caucho, donde el módulo de masa es mucho mayor que el módulo de cizallamiento, la relación de Poisson se aproxima a 0,5. En el caso de las espumas poliméricas de célula abierta, la relación de Poisson es casi nula, ya que las células tienden a colapsar en la compresión. Muchos sólidos típicos tienen relaciones de Poisson en el rango de 0,2-0,3. Esta relación recibe su nombre del matemático y físico francés Siméon Poisson.
La relación de Poisson es una medida del efecto Poisson, el fenómeno por el cual un material tiende a expandirse en direcciones perpendiculares a la dirección de compresión. Por el contrario, si el material se estira en lugar de comprimirse, normalmente tiende a contraerse en las direcciones transversales a la dirección de estiramiento. Es una observación común cuando una banda de goma se estira, se vuelve notablemente más delgada. De nuevo, la relación de Poisson será la relación entre la contracción relativa y la expansión relativa y tendrá el mismo valor que el anterior. En algunos casos raros,[2] un material se encoge en la dirección transversal cuando se comprime (o se expande cuando se estira), lo que dará un valor negativo de la relación de Poisson.
Polímero de endurecimiento por deformación
ResumenLos geles formados por filamentos semiflexibles, como la mayoría de los biopolímeros, presentan un comportamiento no lineal en su respuesta a la deformación por cizallamiento, por ejemplo, con un pronunciado endurecimiento por deformación y una tensión normal negativa. Estas tensiones normales negativas sugieren que las redes se colapsarían axialmente cuando se someten a una tensión de cizallamiento. Este acoplamiento de las deformaciones axiales y de cizallamiento puede tener consecuencias especialmente importantes para las matrices extracelulares y los tejidos colágenos. Aunque se han realizado mediciones de los módulos uniaxiales en geles de biopolímeros, éstas no se han relacionado directamente con la respuesta al cizallamiento. En este trabajo se presentan mediciones y simulaciones de las tensiones axiales y de cizallamiento ejercidas por una serie de hidrogeles sometidos a tensiones uniaxiales y de cizallamiento simultáneas. Estos estudios muestran que, en contraste con los hidrogeles linealmente elásticos que conservan el volumen, los módulos de Young de las redes formadas por los biopolímeros no son proporcionales a sus módulos de cizallamiento y tanto los módulos de cizallamiento como los uniaxiales se ven fuertemente afectados incluso por grados modestos de tensión uniaxial.
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Meccanica 54, 1959-1970 (2019). https://doi.org/10.1007/s11012-019-00965-wDownload citationShare this articleAnyone you share the following link with will be able to read this content:Get shareable linkSorry, a shareable link is not currently available for this article.Copy to clipboard