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Crazing se refiere a una fina red de características lineales en dos sistemas diferentes:
Este artículo analiza el agrietamiento de los polímeros , que se produce en regiones de alta tensión hidrostática o en regiones de fluencia muy localizada , lo que conduce a la formación de microhuecos interpenetrantes y pequeñas fibrillas . Si una carga de tracción aplicada es suficiente, estos puentes se alargan y se rompen, lo que hace que los microhuecos crezcan y se fusionen; A medida que los microhuecos se fusionan, comienzan a formarse grietas .
El agrietamiento ocurre en los polímeros porque el material se mantiene unido mediante una combinación de fuerzas de Van der Waals más débiles y enlaces covalentes más fuertes . Una tensión local suficiente supera la fuerza de Van der Waals, permitiendo una brecha estrecha. Una vez que se elimina la holgura de la cadena principal, los enlaces covalentes que mantienen unida la cadena impiden una mayor ampliación de la brecha. Las lagunas en una locura son de tamaño microscópico. Se pueden ver grietas porque la luz se refleja en las superficies de los huecos. Los espacios están unidos por filamentos finos llamados fibrillas, que son moléculas de la cadena principal estirada. Las fibrillas tienen sólo unos pocos nanómetros de diámetro y no se pueden ver con un microscopio óptico, pero sí con un microscopio electrónico. [3] [4] [5]
El perfil de espesor de una fisura es como una aguja de coser: la punta misma de la fisura puede ser tan delgada como varios átomos. A medida que aumenta la distancia desde la punta, tiende a espesarse gradualmente y la velocidad del aumento disminuye con la distancia. Por lo tanto, el crecimiento del agrietamiento tiene una distancia crítica desde la punta. El ángulo de apertura de la fisura se encuentra entre 2° y 10°. El límite entre el agrietamiento y el polímero a granel circundante es muy nítido, cuya microestructura se puede reducir a 20 Å o menos, lo que significa que solo se puede observar mediante microscopía electrónica. [6]
Una fisura se diferencia de una grieta en que no se puede sentir en la superficie y puede continuar soportando una carga. Además, el proceso de crecimiento de grietas antes del agrietamiento absorbe la energía de fractura y aumenta efectivamente la tenacidad a la fractura de un polímero. Se ha descubierto que la absorción de energía inicial por metro cuadrado en una región enloquecida es hasta varios cientos de veces mayor que en la región no enloquecida, pero disminuye rápidamente y se estabiliza. Las grietas se forman en regiones altamente estresadas asociadas con rayones, fallas, concentraciones de tensión e inhomogeneidades moleculares. Las grietas generalmente se propagan perpendicularmente a la tensión aplicada. El agrietamiento ocurre principalmente en polímeros amorfos y quebradizos como el poliestireno (PS), el acrílico (PMMA) y el policarbonato ; se caracteriza por un blanqueamiento de la región enloquecida. El color blanco se debe a la dispersión de la luz procedente de las grietas.
La producción de agrietamiento es un proceso reversible, después de aplicar una tensión de compresión o una temperatura elevada (superior a la temperatura de transformación del vidrio), puede desaparecer y los materiales volverán a un estado ópticamente homogéneo.
Las bandas de corte son la región estrecha con un alto nivel de tensión de corte debido al ablandamiento de la tensión local; también es muy común durante la deformación de materiales termoplásticos. Una de las principales diferencias entre el agrietamiento y las bandas de corte es que el agrietamiento se produce con un aumento de volumen, lo que no ocurre con las bandas de corte. Esto significa que bajo compresión, muchos de estos polímeros amorfos y quebradizos cortarán la banda en lugar de agrietarse, ya que hay una contracción del volumen en lugar de un aumento. Además, cuando se produce agrietamiento, normalmente no se observa "estricción" o concentración de fuerza en un punto de un material. Más bien, el agrietamiento se producirá de forma homogénea en todo el material.
Las partículas de caucho se utilizan a menudo para endurecer materiales termoplásticos. Las partículas con una mayor elasticidad y, por tanto, más blandas que la matriz circundante, actúan como concentradores de tensiones. Estas regiones de tensión concentrada inician locuras, que se propagan en dirección normal a la dirección de la fuerza aplicada. Esto describe un fenómeno denominado "agrietamiento múltiple" que, como en HIPS, es una fuente de ductilidad para matrices poliméricas que de otro modo serían frágiles.
Después de la modificación, la capacidad de absorber energía aumentará significativamente. Algunos materiales plásticos frágiles pueden incluso pasar por una transformación frágil-dúctil. Anteriormente, las partículas de caucho se consideraban las principales responsables del aumento de la absorción de energía. Se propuso que las partículas de caucho podrían acumularse alrededor de las puntas de las grietas bajo tensión e impedir el crecimiento de las grietas, o que la contracción de las partículas de caucho indujera la disminución de la temperatura de transformación del vidrio de la matriz. Sin embargo, los experimentos demostraron que la energía absorbida por las partículas de caucho representaba solo el 10% de la energía total, y la disminución de la temperatura de transformación del vidrio causada por el caucho fue de solo alrededor de 10 K, lo que no fue suficiente para que la matriz cediera a temperatura ambiente.
Schmitt y Bucknall desarrollaron el mecanismo de endurecimiento del caucho según la existencia de blanqueamiento por tensión y fluencia por corte cuando la tensión es menor que la resistencia a la fractura. [7] Propusieron que las partículas de caucho servían como centro de concentración de tensiones, por lo que iniciaban la transformación frágil-dúctil y la fluencia del material de la matriz. Para especificar, la fluencia se produce en forma de agrietamiento o banda de corte, que puede consumir una gran parte de la energía de deformación.
El agrietamiento puede tener lugar en polímeros vítreos bajo influencias ambientales. Es problemático porque requiere un estado de estrés mucho menor y, a veces, ocurre después de un largo retraso, lo que significa que es difícil de detectar y evitar. Por ejemplo, los contenedores de PMMA de uso diario son bastante resistentes a la humedad y la temperatura sin ningún defecto visible. Después de lavarlos a máquina y dejarlos al aire libre durante uno o dos días, se cerrarán abruptamente cuando se mojen con ginebra. [ cita necesaria ] Durante el proceso, la tensión aplicada es insignificante, pero aún se encuentran grietas en los contenedores.
Hay muchas teorías que intentaron explicar los efectos ambientales sobre la formación de fisuras, entre las cuales la reducción de la energía superficial y la plastificación son ampliamente aceptadas y bien desarrolladas. [8] Para eliminar las grietas y grietas ambientales, se adoptan muchos métodos, como el recubrimiento de superficies y la reducción de tensiones. Sin embargo, debido a la complicidad de los efectos ambientales, especialmente los efectos en el ambiente orgánico, es difícil encontrar una solución general y eliminar el efecto por completo.
Crazing también se utiliza como término en odontología para describir finas grietas en el esmalte de los dientes.
El sentido raíz de la palabra locura en inglés, que significa "destrozar, aplastar o romper", se remonta al siglo XIII. [9] Los sentidos metafóricos familiares hoy en día derivan del enloquecimiento en la cerámica: loco, que significa “enfermo o enfermizo” data aproximadamente de 1570; “demente” hasta alrededor de 1610. [10]
