Termodinámica de la Extra-Dureza y Longitud Oculta en Materiales Poliméricos con Enlaces Sacrificiales
Autores: Marco, Romain Jorge Do; Giordano, Stefano
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Termodinámica de la Extra-Dureza y Longitud Oculta en Materiales Poliméricos con Enlaces Sacrificiales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Vínculos sacrificiales
Resistencia
Cadenas de polímeros
Absorción de energía
Biomateriales
Paradigma biomimético
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
Se han observado enlaces sacrificiales en varios materiales y estructuras biológicas y pueden aumentar su resistencia, es decir, su resistencia a la fractura. Proporcionan un mecanismo reversible para disipar energía mecánica antes de la posible ruptura del sistema. Desde un punto de vista estructural, los enlaces sacrificiales consisten en cadenas de polímeros cortos que cortocircuitan partes de una cadena macromolecular principal (generando longitudes ocultas) y absorben energía al romperse en lugar de la cadena principal. El aumento de la resistencia debido a la presencia de enlaces sacrificiales se denomina típicamente extra-resistencia. Aquí, desarrollamos una teoría basada en la mecánica estadística y la termodinámica capaz de estimar la relación fuerza-extensión para cadenas con enlaces sacrificiales y calcular la correspondiente extra-resistencia. El modelo es útil para comprender mejor los efectos de los enlaces sacrificiales en biomateriales, pero también para aplicar el paradigma biomimético y fomentar el desarrollo de materiales poliméricos artificiales de alto rendimiento.
Descripción
Se han observado enlaces sacrificiales en varios materiales y estructuras biológicas y pueden aumentar su resistencia, es decir, su resistencia a la fractura. Proporcionan un mecanismo reversible para disipar energía mecánica antes de la posible ruptura del sistema. Desde un punto de vista estructural, los enlaces sacrificiales consisten en cadenas de polímeros cortos que cortocircuitan partes de una cadena macromolecular principal (generando longitudes ocultas) y absorben energía al romperse en lugar de la cadena principal. El aumento de la resistencia debido a la presencia de enlaces sacrificiales se denomina típicamente extra-resistencia. Aquí, desarrollamos una teoría basada en la mecánica estadística y la termodinámica capaz de estimar la relación fuerza-extensión para cadenas con enlaces sacrificiales y calcular la correspondiente extra-resistencia. El modelo es útil para comprender mejor los efectos de los enlaces sacrificiales en biomateriales, pero también para aplicar el paradigma biomimético y fomentar el desarrollo de materiales poliméricos artificiales de alto rendimiento.