Nūhou

01 Ke Kumu o ka Hana Hoʻopilikia

Nui ka poʻe, i ka lohe ʻana i ka "impact resistance," manaʻo koke lākou i ka "toughness." Akā he aha maoli ka toughness? I ka ʻōlelo maʻalahi, ʻo ia ka hiki i kahi mea ke hoʻopau pono i ka ikehu ke pā ʻia.

Inā hiki ke hoʻopuehu mālie ʻia ka ikehu, he "paʻakikī" ka mea; inā e hoʻopaʻa ʻia ka ikehu ma kahi kiko hoʻokahi, he "mare."

No laila pehea e hoʻopau ai nā polymers i ka ikehu? Ma o nā ala ʻekolu:

• Ka neʻe ʻana o ka ʻāpana kaulahao: Ke pā mai kahi ikaika o waho, hoʻopau nā kaulahao molekala i ka ikehu ma o ka wili ʻana o loko, ke kūlou ʻana, a me ka paheʻe ʻana. Hiki i nā kaulahao molekala ke "ʻalo," kūlou, a paheʻe;

• Hoʻololi ʻano liʻiliʻi: E like me ka laholio, hoʻoulu nā ʻāpana laholio i ka paʻakikī i loko o ka matrix, e omo ana i ka ikehu hopena. Hiki i ke ʻano o ka pae kūloko ke hoʻololi a laila hoʻōla hou; 

• Nā ʻano hana hoʻohuli māwae a me ka omo ikehu: ʻO ke ʻano kūloko o ka mea (e like me nā pilina pae a me nā mea hoʻopihapiha) e hoʻolilo i ke ala hoʻolaha māwae i mea ʻino, e hoʻopaneʻe ana i ka haki. I nā huaʻōlelo maʻalahi, ʻaʻole holo ka māwae ma kahi laina pololei akā ua hoʻopilikia ʻia, hoʻohuli ʻia, a hoʻopau ʻia e ka ʻano kūloko.

ʻIke ʻoe, ʻo ka ikaika o ka hopena ʻaʻole ia he "ikaika e kū ai i ka haki ʻana," akā ʻo "ka hiki ke hoʻopau i ka ikehu ma ka hoʻohuli hou ʻana."

Hoʻākāka pū kēia i kahi hanana maʻamau: loaʻa i kekahi mau mea ka ikaika tensile kiʻekiʻe loa a haki maʻalahi i ka wā e pā ai; no ka laʻana, nā plastics ʻenekinia e like me PS, PMMA, a me PLA.

ʻOiai he ikaika kūpono ko nā mea ʻē aʻe, hiki iā lākou ke kū i ka hopena. ʻO ke kumu, ʻaʻohe wahi o ka mea mua e "hoʻokuʻu aku i ka ikehu," aʻo ka mea hope "hoʻokuʻu aku i ka ikehu." ʻO nā hiʻohiʻona e komo pū me nā pepa a me nā koʻokoʻo o PA,PP, a me nā mea ABS.

Mai kahi kuanaʻike microscopic, i ka wā e pā koke mai ai kahi ikaika o waho, ʻike ka ʻōnaehana i kahi wikiwiki o ke kaumaha kiʻekiʻe loa, no laila pōkole ʻaʻole hiki i nā molekala ke "pane" i ka manawa.

I kēia manawa, hoʻopuehu nā metala i ka ikehu ma o ka paheʻe ʻana, hoʻokuʻu nā keramika i ka ikehu ma o ka haki ʻana, ʻoiai nā polymers e omo i ka hopena ma o ka neʻe ʻana o nā ʻāpana kaulahao, ka uhaki ʻana i ka pilina hydrogen dynamic, a me ka deformation i hoʻonohonoho ʻia o nā ʻāpana crystalline a me amorphous.

Inā lawa ka neʻe ʻana o nā kaulahao molekala e hoʻoponopono i ko lākou kūlana a hoʻonohonoho hou iā lākou iho i ka manawa, e hoʻokaʻawale pono ana i ka ikehu, a laila maikaʻi ka hana hopena. I ka ʻaoʻao ʻē aʻe, inā paʻa loa ka ʻōnaehana—ua kaupalena ʻia ka neʻe ʻana o nā ʻāpana kaulahao, kiʻekiʻe loa ka crystallinity, a kiʻekiʻe loa ka mahana hoʻololi aniani—ke hiki mai ka ikaika o waho, ua kau ʻia ka ikehu āpau ma kahi kiko hoʻokahi, a hoʻolaha pololei ka māwae.

No laila, ʻo ke ʻano o ka hana hopena ʻaʻole ia he "paʻakikī" a i ʻole "ikaika," akā, ʻo ka hiki o ka mea ke hāʻawi hou a hoʻopuehu i ka ikehu i kahi manawa pōkole loa.

 

02 Notched vs. Unnotched: ʻAʻole Hoʻokahi Hoʻāʻo, Akā ʻElua ʻAno Hana Hāʻule

ʻO ka "ikaika hopena" a mākou e kamaʻilio pinepine ai he ʻelua ʻano: 

• Ka hopena i ʻike ʻole ʻia: Nānā i ka "mana hoʻoheheʻe ikehu holoʻokoʻa" o ka mea; 

• Ka hopena i hoʻopaʻa ʻia: Nānā i ke "kū'ē ʻana o ka wēlau māwae."

ʻO ke ana ʻana o ka hopena ʻole i ka hiki o ka mea ke omo a hoʻopuehu i ka ikehu hopena. Ana ia inā hiki i ka mea ke omo i ka ikehu ma o ka paheʻe ʻana o ke kaulahao molekala, ka hāʻawi ʻana o ka crystalline, a me ka hoʻololi ʻana o ka pae rubber mai ka manawa i hoʻokau ʻia ai i ka ikaika a hiki i ka haki ʻana. No laila, ʻo ka helu hopena kiʻekiʻe ʻole i ka hopena e hōʻike pinepine ana i kahi ʻōnaehana maʻalahi a kūpono me ka hoʻolaha ikehu maikaʻi.

ʻO ka hoʻāʻo ʻana i ka hopena notched e ana i ke kūpaʻa o kahi mea i ka laha ʻana o ka māwae ma lalo o nā kūlana hoʻokūpaʻa koʻikoʻi. Hiki iā ʻoe ke noʻonoʻo iā ia e like me ka "ʻae ʻana o ka ʻōnaehana i ka laha ʻana o ka māwae." Inā ikaika nā pilina intermolecular a hiki i nā ʻāpana kaulahao ke hoʻonohonoho hou koke, e "lohi" a "passivated" paha ka laha ʻana o ka māwae.

No laila, ʻo nā mea me ke kūpaʻa hopena kiʻekiʻe he pinepine nā pilina interfacial ikaika a i ʻole nā ​​​​ʻano hana hoʻoheheʻe ikehu, e like me nā pilina hydrogen ma waena o nā pilina ester i loko o ka polycarbonate, a i ʻole ka debonding interfacial a me ka creasing i nā ʻōnaehana toughening rubber. 

ʻO kēia ke kumu e hana maikaʻi ai kekahi mau mea (e like me PP, PA, ABS, a me PC) i ka hoʻāʻo hopena unnotched akā hōʻike i ka emi nui ʻana o ke kūpaʻa hopena notched, e hōʻike ana ʻaʻole hana pono kā lākou mau hana hoʻolaha ikehu microscopic ma lalo o nā kūlana noʻonoʻo koʻikoʻi.

 

03 No ke aha i kūpaʻa ai kekahi mau mea i ka hopena?

No ka hoʻomaopopo ʻana i kēia, pono mākou e nānā i ka pae molekala. Kākoʻo ʻia ke kūpaʻa hopena o kahi mea polymer e ʻekolu mau kumu nui:

1. Loaʻa i nā ʻāpana kaulahao nā kekelē o ke kūʻokoʻa:

Eia kekahi laʻana, ma ka PE (UHMWPE, HDPE), TPU, a me kekahi mau PC palupalu, hiki i nā ʻāpana kaulahao ke hoʻopau i ka ikehu ma o nā loli conformational ma lalo o ka hopena. Loaʻa kēia ma muli o ka omo ʻana o ka ikehu e nā neʻe intramolecular e like me ke kīkoʻo ʻana, ke kūlou ʻana, a me ka wili ʻana o nā pilina kemika.

2. Loaʻa i ka ʻōnaehana pae kahi ʻano buffering: Loaʻa i nā ʻōnaehana e like me HIPS, ABS, a me PA/EPDM nā pae palupalu a i ʻole nā ​​​​​​interfaces. Ma hope o ka hopena, hoʻopili mua nā interfaces i ka ikehu, debond, a laila hui hou.E like me nā mīkina lima mokomoko—ʻaʻole hoʻonui nā mīkina lima i ka ikaika, akā hoʻolōʻihi lākou i ka manawa koʻikoʻi a hōʻemi i ke koʻikoʻi kiʻekiʻe. 

3. "Pilipili" intermolecular: Loaʻa i kekahi mau ʻōnaehana nā pilina hydrogen, nā pilina π-π, a me nā pilina dipole. "Mālama" kēia mau pilina nāwaliwali iā lākou iho e omo i ka ikehu ma ke kuʻi ʻana, a laila e hoʻōla mālie.

No laila, e ʻike ʻoe aia kekahi mau polymers me nā hui polar (e like me PA a me PC) e hoʻopuka i ka wela nui ma hope o ka hopena—ʻo ia hoʻi ma muli o ka "wela frictional" i hana ʻia e nā electrons a me nā molekala. 

I ka ʻōlelo maʻalahi, ʻo ka hiʻohiʻona maʻamau o nā mea kūpaʻa i ka hopena, ʻo ia ka hoʻokaʻawale hou ʻana i ka ikehu me ka wikiwiki a ʻaʻole e hiolo i ka manawa hoʻokahi.

 

MA ʻŌʻAOʻO ka UHMWPE a mePepa HDPEHe mau huahana palaki ʻenekinia me ke kūpaʻa hopena maikaʻi loa. Ma ke ʻano he mea nui i nā ʻoihana mīkini mining a me nā ʻoihana halihali ʻenekinia, ua pani lākou i ke kila kalapona a ua lilo i koho makemake ʻia no nā uhi kalaka a me nā uhi bunker lanahu. 

ʻO ko lākou kūpaʻa ikaika loa i ka hopena e pale aku iā lākou mai nā hopena mai nā mea paʻakikī e like me ke lanahu, e pale ana i nā lako halihali. Hoʻemi kēia i nā pōʻaiapuni hoʻololi lako, no laila e hoʻomaikaʻi ana i ka pono o ka hana ʻana a me ka hōʻoia ʻana i ka palekana o nā limahana.