Elastiziät und Elastizitätsmodul

Gummielastizität oder Enthropieelastizität beschreiben den Widerstand eines Gummi- oder Elastomersystems gegen eine von außen aufgebrachte Deformation oder Dehnung. Gummielastizität ist mit reversiblen Entropieänderungen verbunden. Der Ursprung dieser reversiblen Entropieänderungen innerhalb einer Gummi- oder Elastomermatrix entlang der Polymerketten kann durch folgende Aspekte beschrieben werden:

Wird ein Zickzack-Elastomermolekül durch eine äußere Kraft verlängert, so ändert sich der Bindungswinkel zwischen den benachbarten Molekülen entlang der Kette. Erfolgen diese kleinen Änderungen ohne Aktivierung von Reibungsprozessen, ist keine Verformungsenergie erforderlich.
Auf der anderen Seite bedeutet Stretching, dass die Orientierung auf molekularer Basis erfolgt und die Entropie (Störung innerhalb des Systems) abnimmt.
Wird die äußere Kraft weggenommen, wird Wärmeenergie aus der Umgebung aufgenommen und die Moleküle kehren zu ihrer ursprünglichen Ausrichtung zurück; der Bindungswinkel kehrt zurück und die Moleküle schrumpfen auf ihre ursprüngliche Form.

Ein elastischer Modul (auch bekannt als Elastizitätsmodul) ist eine Größe, die den Widerstand eines Objekts oder einer Substanz gegen eine elastische (d.h. nicht permanente) Deformation misst, wenn Spannung aufgebracht wird. Der Elastizitätsmodul eines Objektes ist definiert als Spannungs-Dehnungs-Kurve im Bereich der elastischen Deformation:[1] Ein steiferes Material weist einen höheren Elastizitätsmodul auf. Der Elastizitätsmodul ist wie folgt definiert:

 

Die Abbildung zeigt eine klassische Kurve für die Gummielastizität, erzeugt durch die oben dargestellte Formel.

Der E-Modul kann mit der DMA 242 Artemis® und dem DMA EPLEXOR® gemessen werden.


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