聚合物与弹性梯度

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文章由本·皮尔金顿12/02/2020更新

设计师通常需要结合软、硬材料在一个单一的项目。欧洲杯足球竞彩例如,一个引擎脚通常有一个橡胶垫连接到一个金属基地。这个例子还说明了另一个常见工程问题,结合软、硬商品。这个问题进一步复杂化的机械应力,可以集中在软硬之间的边界地区的复合结构,可以增加失败的风险发生沿边界。

几次了,以避免这种类型的软、硬材料之间的边界问题的发生,其中包括橡胶和塑料混合或逐渐改变他们的比例,让它变得柔软和努力在另一端。欧洲杯足球竞彩然而,这样的一个项目往往会在压力下蠕变硬和软的部分之间的某个地方,这使得整个组件无用。此外,这种不知不觉的位置过渡区对温度非常敏感,即使很小的温度变化可能导致整个项目成为塑料或橡胶。

物理状态的聚合物

聚合物可以存在于三个主要物理状态,包括玻璃、橡胶和粘性流状态。弹性模量(EM)每个状态千差万别的玻璃态具有EM 2000到3000 MPa,而橡胶将EM值0.1至10 MPa。相对,EM粘性流率通常取决于变形的速度。玻璃和橡胶之间的州,有一个glass-to-rubber过渡区,每一个已知的聚合物,包括至今已和上面所提到的,不可避免地通过。

玻璃化转变区

这glass-to-rubber过渡区之间的特点是中间EM值的范围3 MPa和3000 MPa。此外,这个过渡区也与粘弹性行为导致明显的蠕变发生,最终使几乎所有至今已混合无法实用目的。glass-to-rubber区域对温度很敏感;事实上,该区域内沿着材料混合至今已将“浮动”如果温度变化。聚合物与交联度变量也遭受同样的缺陷。

一个新的物理状态

由于最近紧张的研发、小说的方法修改传统材料,如聚丁二烯和其他橡胶,以及硅树脂,开发了控制机械性能如EM,热膨胀系数和折射率(RI)。欧洲杯足球竞彩由于这种方法,现在可以有一个修改橡胶与EM 1 MPa之间和3000 MPa,从而消除glass-to-rubber过渡区及其粘弹性行为。换句话说,创建了一种新的聚合物物理状态。

这个新国家提供了一个宽工作温度范围从-70°C到120°C。在更高的温度,材料进入弹性状态,像传统的橡胶在温度高达300°C。事实上,据估计,这个数字可能会更高的硅树脂和氟硅树脂。材料也与机械损耗系数低0.01 - 0.05的范围内,以及低的应力松弛和蠕变。

方法已经被开发来执行这个修改数量的商用聚合物,使用商用试剂。这使得他们的聚合物逐渐多样化,从硬塑料橡胶材料,在一个材料没有任何关节(图1)。

图1所示。梯度刚性聚合物样品。

应用程序

虽然技术本身似乎很简单,但它需要冗长的操作者的经验和复杂的计算。一个项目与一个预先确定的EM梯度可以塑造,或组件像垫圈可以雕刻的预制表。样品棒、磁盘和平坦的表与EM制造梯度沿着每个轴。

这项技术已大量的潜在的应用。复杂项目与不同部分EMs可以开发不使用传统的方法加入如粘合,铆接,压榨和焊接。除了减少生产成本,无接缝的梯度材料更加健壮,因为压力而不是集中在一个联合,是分布在整个体积的材料。欧洲杯足球竞彩

这种新材料的应用范围包括整体鞋底、无声的齿轮和滚轮,假肢和其他各种应用橡胶部件需要加入金属或陶瓷。

垫圈

垫圈是另一个应用程序为新修改后的聚合物。橡胶材料的交联欧洲杯足球竞彩密度相对较低,当压缩静水力和他们表现最好的。在密封垫的情况下,材料被压缩在一个方向,这可能导致其失败。这样的压缩可以带来了接近三轴压缩减少垫片的厚度。最小厚度受限于表面的粗糙度。为此,垫圈有薄的外层两边向中间逐渐成为严重的制造和测试。

镜头

同样的技术也可以用来制造透明聚合物与国际扶轮的变量。例如,材料与RI值在1.38和1.90之间可以允许生产均匀厚度的透镜。