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 в интервале от −150 °С до +170 °С. Это позволило выявить пять локальных диссипативных процессов, проявляющихся в разных температурных диапазонах с разной интенсивностью. Об этом «Жуковский.Life» рассказали в пресс-службе РАН.
Полученные результаты помогают предсказывать физические свойства материала, включая прочность изделий из полиоксиметилена при различных температурах.
Измерения проводились на специально разработанном и запатентованном в ИФХЭ РАН горизонтальном крутильном маятнике. Образец фиксировали в термокриокамере таким образом, чтобы он мог колебаться под импульсным воздействием. Затухание колебаний служило показателем внутренней диссипации энергии, то есть того, как часть механической энергии переходит в тепловую. Метод позволяет изучать изменения подвижности элементов полимерной структуры с высокой точностью.
Полиоксиметилен состоит из кристаллической и аморфной фаз, между которыми возможны пустоты из-за различий в плотности и тепловом расширении. Анализ спектров показал два выраженных и один слабый пика диссипативных потерь, которые были разобраны на пять отдельных процессов с помощью математического разложения. Каждый из них соответствует изменению подвижности определенной подсистемы внутри полимера.
Кроме того, были получены температурно-частотные зависимости колебательного процесса, которые отклонялись от линейного поведения именно в областях пиков диссипативных потерь. Эти данные позволяют количественно оценить влияние каждого локального процесса на прочностные характеристики материала, что важно для понимания и прогнозирования поведения полиоксиметилена в эксплуатации.
Учёные провели уникальное исследование внутреннего трения полиоксиметилена. Образец помещался в термокриокамеру и фиксировался так, чтобы одна его сторона была жёстко закреплена, а другая — связана с системой возбуждения колебаний.