ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Молекулярный механизм поглощения и распространения звука в полимерах из "Акустические методы исследования полимеров" В настоящее время основные акустические свойства полимеров могут быть, по-видимому, объяснены исходя из существующей релаксационной теории. [c.44] Процессы перехода к состоянию термодинамического равновесия в полимерах осуществляются за счет самых различных видов молекулярного движения. Каждому виду молекулярного движения соответствует определенный релаксационный процесс, который характеризуется своим временем релаксации. Для наблюдения и исследования какого-то релаксационного процесса в полимерах и соответствующего ему типа молекулярного движения необходимо, чтобы время воздействия на полимер (или время наблюдения) было соизмеримо со временем релаксации. СледоЕнтельно, для изучения релаксационных процессов акустическими методами необходимо, чтобы период звуковых колебаний был того же порядка, что и время релаксации полимера. [c.45] Рассмотрим линейный аморфный полимер, находящийся в высокоэластическом состоянии. В этом случае число возможных конформаций, которые может принимать каждая макромолекула, достаточно велико и в полимере реализуются весьма разнообразные виды молекулярного движения. Пусть в таком полимере распространяются звуковые колебания, частоту которых можно изменять в широких пределах. [c.45] При повышении частоты колебаний (уменьшении периода колебаний Т), когда (о, возрастая, будет стремиться к 1/т (однако Т х 1, или сот 1), рассеяние энергии звуковых колебаний будет возрастать, так как время, в течение которого будет осуществляться рассеяние энергии за счет сегментной дис узии, будет составлять все большую часть периода. Найдутся, по-видимому, и такие большие или неудобно расположенные сегменты, которые не успевают за один период колебаний принять участие в передаче энергии своим соседям. Это означает, что по отношению к внешнему воздействию они будут вести себя как достаточно жесткие элементы цепей. Все это приведет к повышению кажущейся жесткости полимера, а следовательно, к возрастанию с частотой динамического модуля и скорости звука. Таким образом, если Т/т 1 (или сот 1), увеличение частоты колебаний должно приводить к возрастанию динамического модуля упругости, скорости звука и рассеяния энергии (росту tg6). [c.46] При дальнейшем возрастании частоты (уменьшении периода колебаний) все большая доля сегментов не будет успевать за один период колебаний передавать своим соседям избыточную энергию звуковых колебаний и все большая доля сегментов окажется жесткой . Это приведет к дальнейшему возрастанию динамического модуля упругости и скорости звука с ростом частоты, однако темп возрастания рассеяния энергии (увеличения tg6) начнет замедляться, так как все большая часть сегментов не успеет за период звуковых колебаний превратить в тепло полученную энергию. [c.46] Если и дальше повышать частоту колебаний, т. е. уменьшать величину Г/т (увеличивать сот), то все большее число сегментов будет выбывать из игры , и, когда период звуковых колебаний станет соизмерим с временем релаксации (озг = 1), коэффициент механических потерь (tg 6) пройдет через максимум и при дальнейшем возрастании частоты механические потери в полимере начнут уменьшаться. Динамический модуль и скорость звука при этом будут возрастать. [c.46] При дальнейшем повышении частоты начнут проявляться релаксационные процессы, обусловленные подвижностью более мелких кинетических элементов полимерных цепей, которые характеризуются более малыми временами релаксации. В конце концов, при очень высоких частотах колебаний окажутся замороженными почти все кинетические элементы макромолекул. При отсутствии квантовых эффектов может создаться такая ситуация, когда для любого т/ будет выполняться условие (ОТ,- 1. В этом случае будет выморожен весь релаксационный спектр полимера. [c.47] Таким образом, величина коэффициента механических потерь и дисперсии скорости звука для каждого конкретного релаксационного процесса определяется отношением Т/т. Изменение частоты (а следовательно, и периода Г) при постоянной температуре представляет лишь один способ изменения величины Г/г. Естественно, что все приведенные выше рассуждения останутся в силе, если Г/т будет изменяться за счет изменения времени релаксации т, т. е. за счет изменения температуры. [c.47] Вернуться к основной статье