El efecto Payne es una característica particular del comportamiento de tensión-deformación del caucho , [1] especialmente de los compuestos de caucho que contienen rellenos como el negro de carbón . [2] Recibe su nombre del científico británico del caucho AR Payne, quien realizó estudios exhaustivos sobre el efecto (por ejemplo, Payne 1962). El efecto a veces también se conoce como efecto Fletcher- Gent , en honor a los autores del primer estudio del fenómeno (Fletcher y Gent 1953). [3]
El efecto se observa en condiciones de carga cíclica con pequeñas amplitudes de deformación y se manifiesta como una dependencia del módulo de almacenamiento viscoelástico de la amplitud de la deformación aplicada . Por encima de una amplitud de deformación de aproximadamente el 0,1 %, el módulo de almacenamiento disminuye rápidamente al aumentar la amplitud. En amplitudes de deformación suficientemente grandes (aproximadamente el 20 %), el módulo de almacenamiento se acerca a un límite inferior. En esa región donde el módulo de almacenamiento disminuye, el módulo de pérdida muestra un máximo. El efecto Payne depende del contenido de relleno del material y desaparece para los elastómeros sin relleno .
Físicamente, el efecto Payne se puede atribuir a cambios inducidos por la deformación en la microestructura del material, [4] es decir, a la rotura y recuperación de enlaces físicos débiles que unen los grupos de relleno adyacentes. [5] Dado que el efecto Payne es esencial para la rigidez dinámica dependiente de la frecuencia y la amplitud y el comportamiento de amortiguación de bujes de caucho, neumáticos de automóviles y otros productos, en el pasado se han desarrollado modelos constitutivos para representarlo (por ejemplo, Lion et al. 2003). [6] Similar al efecto Payne bajo pequeñas deformaciones es el efecto Mullins que se observa bajo grandes deformaciones.