Термофлуктуационная теория

Cтраница 2

Результаты по исследованию долговечности и термодеструкции полимеров Журкова с сотрудниками [61] привели к выводу, что в условиях опыта ( температура выше Гхр) каждая флуктуация приводит к разрыву отдельно взятой цепи полимера. Поэтому энергия термодеструкции цепей полимера совпадает или практически близка к энергии активации разрушения полимера. Многочисленные эксперименты С. Н. Журкова и-его сотрудников показывают, что в области квазихрупкого разрушения применимо уравнение (11.8) Журкова. Теоретически, исходя из термофлуктуационной теории, к уравнению Журкова можно прийти двумя путями. [16]

Потенциальная энергия атома полимерной цепи. [17]

Для полимерной цепи двухуровневая модель представлена на рис. 2.3. ( U0 - потенциальный барьер при разрыве, С / о - при рекомбинации связи; UD - энергия диссоциации при одновременном разрыве всех связей в цепи ( UD - энергия диссоциации концевого атома; Яот - расстояние от минимума - точка А - до максимума - точка С. Потенциальная кривая / относится к внутреннему атому цепи, а кривая 2 - к концевому. Такая двухуровневая модель будет рассмотрена применительно к термофлуктуационной теории долговечности в последующем. [18]

В полимерах, находящихся в квазихрупком состоянии, например в полимерных стеклах, также имеются начальные микротрещины. Уже при малых нагрузках в слабых местах образуются субмикротрещины, которые вследствие наличия прочных кристаллических участков микрофибрилл являются стабильными и непосредственно не приводят к разрушению. Разрыв полимерного волокна происходит от одной из микротрещин, возникшей из ряда субмикротрещин или на стыке микрофибрилл. При больших нагрузках к разрушению приводит одна из наиболее опасных микротрещин. Поэтому термофлуктуационная теория в первую очередь должна рассмотреть механизм и условия роста микротрещин в полимерах. [19]

Физика прочности - быстро развивающаяся область науки. Каждые 10 лет происходят ломка или существенные изменения старых представлений и быстрое % накопление новых фактов, имеющих принципиальное значение. Первая издана в 1964 г. В ней рассмотрена термофлуктуационная теория прочности применительно к полимерам, указаны границы применимости уравнения долговечности ( безопасное и критическое напряжения), рассмотрен механизм разрушения эластомеров. Через 10 лет, в 1974 г., автором опубликована вторая монография, посвященная в основном неорганическим стеклам и стекловолокнам. В ней впервые в советской литературе рассмотрены проблемы теоретической прочности неорганических стекол и органических полимеров. При этом было показано, что теория и критерий Гриффита, вопреки общепринятому, но ошибочному мнению, является не критерием разрушения, а эквивалентной термофлуктуационной теории формой описания безопасного напряжения; впервые были приведены данные о дискретном спектре прочности неорганических стекол и стекловолокон, предложена фонониая теория разрушения бездефектных твердых тел. [20]

Вероятность такого разрыва характеризуется множителем е ат величина которого зависит не только от температуры, но и от напряжения. Последнее снижает начальный активационный барьер U0 на величину Y I что приводит к увеличению вероятности разрыва химических связей, определяющих прочность материала. Разрушение твердого тела происходит постепенно и представляет собой накопление во времени элементарных актов разрыва химических связей. Коэффициент т0 по порядку величины равен периоду тепловых колебаний атомов. При уменьшении внешнего напряжения частота элементарных актов разрыва при одной и той же температуре уменьшается, а при отсутствии его приближается к частоте актов термической деструкции при данной температуре. Таким образом, по Журкову, процесс разрушения твердого полимерного тела не есть чисто механическое явление, а рассматривается как термический процесс распада полимерных молекул, обусловленный тепловыми флуктуациями и ускоренный приложенными извне напряжениями. Это значит, что характеристика прочности материала ( особенно полимерного) с помощью так называемого предельного напряжения, не может считаться правильной без указания времени, в течение которого действовало внешнее напряжение. Если основные положения термофлуктуационной теории правильны, то в процессе нагружения полимерного материала должны образовываться и накапливаться свободные макрорадикалы, возникающие за счет разрыва химических связей в главной цепи полимера. Экспериментальные исследования данного явления, выполненные в последнее время, полностью подтвердили это предположение. [21]

Страницы: 1 2