【橡膠彈性】

豐碩

【橡膠彈性】

 

rubberelasticity

 

【辭書名稱】力學名詞辭典

 

高分子彈性體，因受力F而伸長dℓ，由熱力學第一及第二定律，在恆溫下有下列關係式：上式中，U為內能；

 

S為熵；

 

T為溫度。

 

對橡膠而言，恆溫下內能的變化很小，(∂U/∂ℓ)T項可忽略，因此張力(F)是由熵的變化所主導，即：第(1)式中，F及T均為正值，因此(∂S/∂ℓ)T必須是負值，表示當橡膠被伸張時，分子鏈向拉伸方向排列，使熵減小。

 

反之，當張力消失時，橡膠收縮，使熵增加。

 

換句話說，彈性體如被加熱，則引起收縮；

 

如被冷卻，則反會伸長。

 

上面所述現象，稱為熵彈性，張力隨溫度的增加而增加。

 

對高分子橡膠而言，分子鏈呈雜亂捲曲狀(randomcoil)，其分子鏈兩端間距離分佈可近似高斯(Gaussian)分佈，則當材料被引張時，依統計力學，同導出材料的熵變化為：第(2)式中，k為波茲曼常數；

 

α為延伸比；

 

N為每單位體積內的分子鏈數目。

 

將(2)式代入(1)式，可得：第(3)式表示張力(F)和延伸比(α)及溫度(T)的關係，稱為理想的橡膠彈性。

 

實際上橡膠的彈性，尤其是在高延伸比時，與理想橡膠彈性有差距，主要的影響因素有交聯密度、鏈糾纏(entanglement)、添加劑及拉伸誘發結晶等。

 

 

轉自:http://edic.nict.gov.tw/cgi-bin/tudic/gsweb.cgi?o=ddictionary