Растрескивание - это явление, при котором на поверхности материала, например, в слое глазури , образуется сеть мелких трещин . В некоторых стеклообразных термопластичных полимерах растрескивание часто предшествует разрушению . Поскольку это происходит только при растягивающем напряжении, плоскость образования трещин соответствует направлению напряжения. Эффект заметно отличается от других типов мелких трещин, поскольку область трещин имеет другие показатели преломления от окружающего материала. Растрескивание происходит в областях с высоким гидростатическим напряжением или в областях с очень ограниченной текучестью , что приводит к образованию взаимопроникающих микропустот и мелких фибрилл.. Если приложенная растягивающая нагрузка достаточна, эти перемычки удлиняются и разрушаются, вызывая рост и слияние микрополостей; по мере слияния микрополостей начинают образовываться трещины .
Полимеры [ править ]
Растрескивание происходит в полимерах, потому что материал удерживается вместе за счет комбинации более слабых сил Ван-дер-Ваальса и более сильных ковалентных связей . Достаточное местное напряжение преодолевает силу Ван-дер-Ваальса, создавая узкий зазор. После устранения провисания основной цепи ковалентные связи, удерживающие цепь вместе, препятствуют дальнейшему расширению разрыва. Промежутки в увлечении микроскопическими размерами. Появление трещин можно увидеть, потому что свет отражается от поверхностей зазоров. Разрывы перекрываются тонкими волокнами, называемыми фибриллами, которые представляют собой молекулы растянутой основной цепи. Фибриллы имеют диаметр всего несколько нанометров , и их нельзя увидеть в световой микроскоп, но они видны в электронный микроскоп. [1][2] [3]
Профиль толщины трещины подобен швейной игле: самый конец трещины может быть толщиной в несколько атомов. По мере увеличения расстояния от наконечника он имеет тенденцию постепенно утолщаться, причем скорость увеличения уменьшается с расстоянием. Следовательно, рост трещин имеет критическое расстояние от острия. Угол раскрытия трещин составляет от 2 ° до 10 °. Граница между крейзингом и окружающим объемным полимером очень резкая, микроструктура которого может быть уменьшена до 20 Å или меньше, что означает, что ее можно наблюдать только с помощью электронной микроскопии. [4]
Травля отличается от трещины тем, что она не ощущается на поверхности и может продолжать выдерживать нагрузку. Кроме того, процесс роста крейзов перед растрескиванием поглощает энергию разрушения и эффективно увеличивает вязкость разрушения полимера. Было обнаружено, что начальное поглощение энергии на квадратный метр в области сумасшествия в несколько сотен раз больше, чем в области без сумасшествия, но быстро уменьшается и выравнивается. Трещины образуются в сильно нагруженных областях, связанных с царапинами, дефектами, концентрациями напряжений и молекулярными неоднородностями. Трещины обычно распространяются перпендикулярно приложенному напряжению. Растрескивание происходит в основном в аморфных, хрупких полимерах, таких как полистирол.(PS), акрил (PMMA) и поликарбонат ; для него характерно побеление обезумевшей области. Белый цвет вызван светорассеянием от увлечений.
Образование трещин - это обратимый процесс, после приложения сжимающего напряжения или повышенной температуры (выше температуры стеклования) он может исчезнуть, и материалы вернутся в оптически однородное состояние.
Полоса сдвига - это узкая область с высоким уровнем деформации сдвига из-за местного деформационного размягчения; это также очень распространено при деформации термопластичных материалов. Одно из основных различий между растрескиванием и полосатостью сдвига заключается в том, что образование трещин происходит с увеличением объема, чего не происходит при полосчатости сдвига. Это означает, что при сжатии многие из этих хрупких аморфных полимеров будут сдвигать полосу, а не растрескиваться, поскольку вместо увеличения происходит сокращение объема. Кроме того, когда происходит образование трещин, обычно не наблюдается «сужения» или концентрации силы на одном месте в материале. Скорее, растрескивание будет происходить равномерно по всему материалу.
Упрочнение резины [ править ]
Резиновые частицы часто используются для упрочнения термопластичных материалов. После модификации способность поглощать энергию будет значительно увеличена. Некоторые хрупкие пластмассовые материалы могут даже подвергаться хрупко-пластичному превращению. Раньше считалось, что частицы каучука вносят основной вклад в повышенное поглощение энергии. Было высказано предположение, что частицы каучука могут собираться вокруг вершин трещин под действием растяжения и препятствовать росту трещин, или сжатие частиц резины вызывает снижение температуры стеклования матрицы. Тем не менее, эксперименты показали, что энергия, поглощенная частицами каучука, составляла только 10% от общей энергии, а снижение температуры стеклования, вызванное резиной, составляло всего около 10 К, что было недостаточно для того, чтобы матрица текла при комнатной температуре.
Шмитт и Бакналл разработали механизм упрочнения резины в соответствии с наличием побеления под напряжением и текучести при сдвиге, когда напряжение ниже прочности на излом. [5] Они предположили, что частицы каучука служили центром концентрации напряжений, следовательно, инициировали хрупко-пластичное преобразование и текучесть материала матрицы. Точнее говоря, податливость происходит в виде трещин или полос сдвига, на которые может потребоваться большая часть энергии деформации.
Эффект среды [ править ]
Растрескивание может происходить в стеклообразных полимерах под воздействием окружающей среды. Это проблематично, потому что это требует гораздо более низкого стрессового состояния и иногда возникает после долгой задержки, что означает, что его трудно обнаружить и избежать. Например, контейнеры из ПММА в повседневном использовании довольно устойчивы к влажности и температуре без каких-либо видимых дефектов. После машинной стирки и оставления на воздухе на один или два дня они резко закроются, если намочить их джином. [ необходима цитата ] Во время процесса прилагаемое напряжение незначительно, но на контейнерах все еще обнаруживаются трещины.
Существует множество теорий, которые пытались объяснить влияние окружающей среды на образование трещин, среди которых снижение поверхностной энергии и пластификация широко приняты и хорошо разработаны. [6] Для устранения растрескивания и растрескивания из-за окружающей среды используются многие методы, такие как покрытие поверхности и снижение напряжений. Однако из-за сложности воздействия окружающей среды, особенно воздействия в органической среде, трудно найти общее решение и полностью устранить эффект.
Строительство [ править ]
Растрескивание также наблюдается на однослойных кровельных мембранах, герметиках для швов и на бетоне, когда не соблюдаются надлежащие методы бетонирования.
Керамика [ править ]
Crazing является глазурью дефектом из глазурованной керамики . Характеризуется сетью трещин, проникающих сквозь глазурь, и возникает из-за растягивающих напряжений, превышающих то, что глазурь способна выдержать. [7] [8] В керамике часто проводят различие между потрескиванием как случайным дефектом и « потрескиванием », когда одно и то же явление, часто сильно выраженное, создается намеренно. Китайцы, в частности, наслаждались случайным эффектом потрескивания, и в то время как в посуде Ru это, кажется, допускалось для большинства предметов, но не искалось, в посуде Гуань сильный треск был желательным эффектом.
Одонтология [ править ]
Трещины также используются в одонтологии для описания мелких трещин в эмали зубов.
Метафора [ править ]
Коренное значение слова «сумасшедший» в английском языке, означающего «разбить, сокрушить или сломать», восходит к 1300-м годам. [9] Метафорические смыслы, знакомые сегодня, происходят от помешательства на керамике: «сумасшедший», означающий «больной или болезненный», датируется примерно 1570 годом; «Душевнобольной», примерно до 1610 г. [10]
Ссылки [ править ]
- ^ Пол А. О'Коннелл и Грегори Б. Маккенна. Энциклопедия полимерной науки и технологии . John Wiley & Sons, Inc., стр. 657–681.CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- ^ Doi, M .; Эдвардс, С.Ф. (1978). «Динамика концентрированных полимерных систем. Часть 1.« Брауновское движение в состоянии равновесия ». Журнал химического общества, Труды Фарадея 2 . 74 : 1789–1801. DOI : 10.1039 / F29787401789 .
- ^ Маклиш, TCB ; Пламмер, CJG; Дональд AM (1989). «Крэзинг от распутывания: недиффузионное отторжение». Полимер . 30 (9): 1651. DOI : 10.1016 / 0032-3861 (89) 90325-X .
- ^ Kambour, RP (1973). «Обзор растрескивания и разрушения термопластов». Журнал науки о полимерах: макромолекулярные обзоры . 7 (1): 1–154. DOI : 10.1002 / pol.1973.230070101 . ISSN 0076-2083 .
- ^ BUCKNALL, CB; КЛЕЙТОН, Д. (1971-05-31). «Дилатометрические исследования трещин в пластмассах, упрочненных резиной». Природа Физическая наука . 231 (22): 107–108. Bibcode : 1971NPhS..231..107B . DOI : 10.1038 / physci231107a0 . ISSN 0300-8746 .
- ^ Dunn, P .; Сансом, GF (август 1969). «Растрескивание под напряжением полиамидов солями металлов. Часть I. Галогениды металлов». Журнал прикладной науки о полимерах . 13 (8): 1641–1655. DOI : 10.1002 / app.1969.070130806 . ISSN 0021-8995 .
- ^ «Технология глазури керамики». Дж. Р. Тейлор, ACBull. Институт керамики / Pergamon Press. 1986 г.
- ^ Керамические глазури. 3-е издание. Пармели К.В. Кленовая пресса. 1973
- ^ «Безумие | Происхождение и значение повального увлечения по онлайн-этимологическому словарю» .
- ^ "Сумасшедший | Происхождение и значение сумасшедшего по онлайн-этимологическому словарю" .
Внешние ссылки [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы по теме увлечения . |
- Понимание Crazing
- Трещины в однослойной кровле: причины, восстановление
- Растрескивание бетонных поверхностей
- Изображения взлома через Google Images (ищите изображения мелких трещин)
