Сотрудники лаборатории структурообразования в дисперсных системах Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН впервые применили метод свободного затухающего колебательного процесса для изучения спектров внутреннего трения полиоксиметилена с сополимером при температурах от −150 °С до +170 °С. Исследование позволило выявить пять локальных диссипативных процессов, происходящих в различных температурных интервалах и обладающих разной интенсивностью. Об этом «Жуковский.Life» рассказали в пресс-службе РАН.
Измерения проводились на уникальном горизонтальном крутильном маятнике, разработанном и изготовленном в ИФХЭ РАН. Образец помещался в термокриокамеру и фиксировался так, чтобы одна его сторона была жёстко закреплена, а другая — связана с системой возбуждения колебаний. После импульсного отклонения в пределах упругой деформации происходило свободное затухание крутильных колебаний, что отражало переход механической энергии в тепловую часть внутренней энергии материала. Этот процесс позволил оценить диссипацию энергии в образце.
По словам заведующей лабораторией Светланы Шатохиной, данный метод отличается чрезвычайной точностью и позволяет фиксировать изменения подвижности молекулярных структур. Каждый обнаруженный пик на спектрах внутреннего трения отражает повышение подвижности определённых подсистем полимерных цепей в зависимости от температуры.
Полиоксиметилен в структуре содержит и кристаллическую, и аморфную фазу, и на их границах возможны пустоты, связанные с разностью плотностей и тепловых расширений. В спектрах было выявлено два сложных пика, состоящих минимум из двух наложенных процессов, и один небольшой пик. Их разложение с помощью нормального распределения Гаусса позволило выделить пять отдельных диссипативных процессов и определить их вклад в общую энергорасходную характеристику материала.
Дополнительно были получены температурно-частотные зависимости свободного колебательного процесса, которые показали значительные отклонения от линейности в областях пиков внутреннего трения. Эти данные позволяют количественно оценить влияние каждого диссипативного процесса на прочностные характеристики полимерного материала.
Исследование открывает новые возможности для прогнозирования поведения полиоксиметилена в широком температурном диапазоне и улучшения качества изделий на его основе.
Предсказан новый тип электромагнитного отклика. Исследователи предполагают, что в ряде экспериментов дуальный отклик воспринимали за классический аксионный.