Dari elastisitas hingga viskositas: Bagaimana analisis mekanis dinamis menggambarkan perilaku polimer yang sebenarnya?

Analisis Mekanik Dinamis (DMA) merupakan alat yang ampuh dalam ilmu material, khususnya dalam studi polimer. Teknik ini terutama digunakan untuk mempelajari dan mengkarakterisasi sifat material, khususnya perilaku viskoelastis polimer. Teknik DMA menggunakan tegangan sinusoidal yang diterapkan untuk mengukur regangan dalam material, yang tidak hanya membantu mengukur modulus kompleks material, tetapi juga mengungkap bagaimana polimer merespons berbagai suhu dan laju regangan.

Sifat viskoelastis polimer

Polimer dengan molekul rantai panjang menunjukkan sifat viskoelastis yang unik, menggabungkan karakteristik padatan elastis dan fluida Newtonian.

Ketika polimer mengalami tegangan, perilakunya cenderung berada di antara padatan kaku dan fluida kental. Dengan menggunakan DMA, ilmuwan dapat memperoleh wawasan tentang perilaku ini melalui tekanan yang diterapkan dan deformasi yang dihasilkan, sehingga memperoleh informasi mendalam tentang sifat material.

Modulus dinamis dalam DMA

Sifat viskoelastis polimer dapat dipelajari melalui gaya sinusoidal yang diterapkan (tegangan σ) dan regangan yang sesuai. Untuk benda padat yang sangat elastis, regangan dan tegangan berada dalam fase satu sama lain; untuk cairan yang benar-benar kental, terdapat jeda fase 90 derajat. Sifat polimer berada di antara keduanya, dan jeda fase tertentu akan terjadi dalam uji DMA.

Modulus penyimpanan dan modulus kehilangan merupakan parameter penting untuk menilai sifat polimer, yang masing-masing mewakili energi yang disimpan dan energi yang diubah menjadi panas.

Pengukuran modulus ini tidak hanya membantu menganalisis elastisitas suatu material, tetapi juga penting untuk memahami bagaimana polimer berperilaku dalam suhu tinggi atau kondisi tegangan lainnya.

Pengukuran suhu transisi kaca

Suhu transisi kaca (Tg) merupakan parameter utama dalam sifat polimer dan DMA dapat digunakan untuk mengukur suhu ini secara akurat. Untuk polimer non-kristalin, transisi antara keadaan seperti kaca dan karet akan secara signifikan memengaruhi fleksibilitas dan perilaku viskos material. Ketika suhu mencapai Tg, modulus penyimpanan menurun secara signifikan, sementara modulus kehilangan mencapai nilai maksimumnya.

Pengaruh komposisi polimer

Fungsionalitas polimer dapat diubah dengan memvariasikan komposisi monomer dan tingkat ikatan silang. Melalui teknologi DMA, para peneliti dapat secara khusus menganalisis bagaimana komposisi polimer yang berbeda memengaruhi sifat-sifatnya. Misalnya, ketika monomer etilena propilena diena (EPDM) dicampur dengan karet stirena butadiena (SBR), sifat-sifat yang berbeda dihasilkan. Studi semacam itu dapat mengungkap hubungan antara rute sintetis dan sifat-sifat material.

Instrumen dan Jenis DMA

Komponen inti instrumen DMA meliputi sensor perpindahan, sistem kontrol suhu, motor penggerak, dll. Kombinasi elemen-elemen ini memungkinkan DMA untuk melakukan pengujian material yang sangat efisien. Menurut berbagai persyaratan pengujian, penganalisis DMA dapat dibagi menjadi dua jenis: penganalisis resonansi paksa dan penganalisis resonansi bebas. Keduanya memiliki karakteristiknya sendiri. Yang pertama lebih umum dan dapat melakukan pemindaian suhu, sedangkan yang kedua lebih cocok untuk sampel dengan bentuk tertentu. Kesimpulan Analisis mekanis dinamis tidak diragukan lagi merupakan alat penelitian yang sangat diperlukan dalam ilmu material saat ini, dan penerapannya dalam penelitian polimer memberikan dukungan data yang penting. Hal ini tidak hanya membantu peneliti memahami sifat dasar material, tetapi juga mendorong desain dan peningkatan material. Namun, kompleksitas polimer masih menginspirasi kita untuk melakukan lebih banyak penelitian dan eksplorasi. Dapatkah material masa depan menembus hambatan teknologi yang ada dan mencapai kinerja dan kemungkinan aplikasi yang lebih tinggi?

Trending Knowledge

Modulus penyimpanan dan modulus kehilangan: Apa dua rahasia inti analisis mekanis dinamis?
Analisis Mekanik Dinamis (DMA) adalah teknik untuk mempelajari dan mengkarakterisasi material, terutama perilaku viskoelastis polimer. Metode analisis ini melibatkan penerapan tegangan sinusoidal dan
Menjelajahi dunia DMA yang menakjubkan: Mengapa suhu transisi kaca polimer begitu penting?
Dalam penelitian ilmu material, teknologi analisis mekanika dinamis (DMA) banyak digunakan untuk menganalisis sifat-sifat polimer. DMA tidak hanya mengungkap perilaku elastis dan viskos bahan, tetapi

Responses