Причуды полимеров

Возвращаясь к теме нашей статьи, отметим, что в полимерах эффект Ребиндера проявляется весьма своеобразно. В адсорбционно-активной жидкости возникновение и развитие новой поверхности наблюдается не только при разрушении, а значительно раньше - еще в процессе деформации полимера, которая, как было отмечено выше, сопровождается ориентацией макромолекул. На рис.2 представлены изображения двух образцов одного и того же полимера (конкретно - лавсана, из которого изготавливают, в частности, столь хорошо всем знакомое текстильное волокно), один из которых был растянут на воздухе, а другой - в адсорбционно-активной жидкости. Хорошо видно, что в первом случае в образце возникает шейка, о которой речь шла выше. Во втором случае пленка не сужается, зато становится молочно-белой и непрозрачной.

Рис. 2. Внешний вид образцов полиэтилентерефталата,

растянутых на воздухе (а) и в адсорбционно-активной среде (н-пропаноле) (б).

Причины наблюдающегося побеления становятся понятными при микроскопическом исследовании. Оказывается, вместо монолитной прозрачной шейки в полимере образуется уникальная фибриллярно-пористая структура (рис.3), состоящая из нитеобразных агрегатов макромолекул (фибрилл), разделенных микропустотами (порами). В этом случае взаимная ориентация макромолекул достигается не в монолитной шейке, а внутри фибрилл. Поскольку фибриллы разобщены в пространстве, такая структура содержит огромное количество микропустот, которые интенсивно рассеивают свет и придают полимеру молочно-белый цвет. Поры заполняются жидкостью, поэтому гетерогенное строение сохраняется и после снятия деформирующего напряжения. Фибриллярно-пористая структура возникает в особых зонах и по мере деформировании полимера захватывает все больший объем. Возникновение и развитие этих зон оказалось столь неожиданным и удивительным, что они получили английское название crazes (крейзы), а само явление - crazing (крейзинг), что, видимо, подчеркивает его сводящие с ума особенности (crazy (англ.) - сумасшедший, безумный).

Рис. 3. Электронная микрофотография образца полиэтилентерефталата, деформированного в н-пропаноле. (Увел. 1000.)

Мы подробно изучили эволюцию структуры полимера в процессе его вытяжки в активных жидкостях [2,3]. С этой целью образцы различных полимеров растягивали в адсорбционно-активных средах, прикладывая контролируемую нагрузку, после чего их исследовали в оптическом и электронном микроскопах. Анализ микроскопических изображений позволил установить особенности структурных перестроек в полимере, подвергаемом крейзингу (рис.4). Зародившись на каком-либо дефекте (неоднородности структуры), которые имеются в изобилии на поверхности любого реального твердого тела, крейзы растут через все сечение растягиваемого полимера в направлении, нормальном оси растягивающего напряжения, сохраняя постоянную и весьма малую (~1 мкм) ширину. В этом смысле они подобны истинным трещинам разрушения. Но когда крейз "перерезает" все поперечное сечение полимера, образец не распадается на отдельные части, а остается единым целым. Это обусловлено тем, что противоположные края такой своеобразной трещины соединены тончайшими ниточками ориентированного полимера (рис.3). Подчеркнем: размеры (диаметры) фибриллярных образований, так же как и разделяющих их микропустот, - 1-10 нм. А ведь измельчить любое твердое тело до столь малых агрегатов чрезвычайно трудно - свободная поверхность всегда "хочет" самопроизвольно уменьшиться, чтобы понизить свою энергию. Простой пример: чтобы взболтать в бутылке воду до образования пузырей, нужно затратить некоторую работу. Обратный же процесс слияния межфазных поверхностей (исчезновение пузырей) произойдет самопроизвольно, без нашего участия.

Перейти на страницу: 1 2

Дополнительные материалы

«Liber аbaci» Леонардо Фибоначчи
Отец мой, родом из Пизы, служил синдиком на таможне в Бужи, в Африке, куда он меня взял с собою для изучения искусства считать. Удивительное искусство считать при помощи только девяти индусских знаков мне так понравилось, что я непременно ...

Графический десятиполосный эквалайзер
Технические требования. № п/п Параметр или характеристика Ед. Норма Источник 1 Номинальный диапазон частот при спаде АЧХ на краях диапазона 3 дБ ...

Становление классической физики
Говоря о формировании классической физики, естественно, в первую очередь сказать об отце классической механики в ее современном виде Ньютоне. Ньютон Исаак (04.01.1643-31.03.1727) – английский механик, оптик, астроном и математик, член Л ...

Разделы

Электромагнитный импульс как оружие

История вопроса и современное состояние знаний в области эми.

Лабораторные стенды в учебном процессе

Обзор и сравнительный анализ существующих стендов.

Аспекты технического знания

Технический объект и предмет технических наук.

Сварка металлов плавлением

Классификация электрической дуговой сварки.

Распределение примесей в кремнии

Описание процесса зонной плавки и ее математическая модель.



Наука сегодня и вчера - www.anytechnic.ru