Энергия полимерных сеток

Полимерные сетки состоят из длинных полимерных цепей, сшитых между собой и образующих тем самым гигантскую трехмерную макромолекулу. Все полимерные сетки, за исключением находящихся в кристаллическом или стеклообразном состоянии, обладают свойством высокоэластичности, т.е. способностью претерпевать большие обратимые деформации под действием сравнительно малых внешних сил.

Высокоэластичность - наиболее яркое проявление специфических свойств полимерных материалов, ее природа связана с фундаментальными свойствами идеальных полимерных цепей.

Упругость резины и других полимерных сеток складывается из упругостей отдельных субцепей, сшитых в сетку. Растяжение меняет равновесное расстояние между концами субцепей, переводя их из более вероятного состояния в менее вероятное. Таким образом, эластичность резин имеет энтропийную природу. Энергия идельной цепи равна нулю. Под действием внешней силы цепь растягивается и принимает менее вероятную конформацию, ее энтропия уменьшается. Таким образом, упругость имеет чисто энтропийную природу.

Следуя Больцману, запишем энтропию в виде

S(R )=klnWn(R )

где k - константа Больцмана, - количество возможных конформаций цепи при заданном расстоянии между концами.

Сила равна производной от свободной энергии по Координате