Mecanismos de transiciones de fractura abruptas en elastómeros cristalizables

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales
• Física de Polímeros
• Mecánica de Materiales

Sus antecedentes:

• El caucho natural vulcanizado (NR) exhibe comportamientos complejos de ruptura y fractura bajo estrés de tracción.
• La comprensión de estas transiciones es crucial para predecir el rendimiento del material y los modos de falla.

Objetivo del estudio:

• Analizar teóricamente e investigar experimentalmente las transiciones de ruptura y fractura en NR estirado continuamente.
• Explicar la naturaleza abrupta de estas transiciones basándose en una teoría cinética de la disociación de enlaces (KTBD).

Principales métodos:

• Análisis teórico utilizando la teoría cinética de la disociación de enlaces (KTBD).
• Investigaciones experimentales que involucran el estiramiento continuo de caucho natural vulcanizado bajo diversas condiciones (temperatura, velocidad de estiramiento, tamaño de la muesca).

Principales resultados:

• Se confirmó la transición de ruptura previamente reportada en NR sin muescas con la temperatura.
• Se predijo y confirmó una nueva transición de ruptura en NR sin muescas con la velocidad de estiramiento a temperaturas elevadas.
• Se observaron dos transiciones de fractura adicionales en NR pre-muescado con variaciones en la velocidad de estiramiento y la temperatura.
• Se explicó la naturaleza abrupta de las cinco transiciones observadas utilizando KTBD, vinculándolas con la cristalización inducida por deformación (SIC).

Conclusiones:

• Se identifican y explican cinco transiciones abruptas en la ruptura y fractura del NR.
• Las transiciones están gobernadas por la competencia entre la cristalización inducida por deformación (SIC) y la degradación de la red a través de la escisión de cadenas.
• La interacción entre las escalas de tiempo del material (vida útil de la red, escala de tiempo de SIC, escala de tiempo experimental) dicta estas transiciones.