이축성 제어 결정화가 엘라스토머 다축 파괴에 미치는 영향

엘라스토머의 파괴는 일반적으로 단축 하중 하에서 결정되는 임계 에너지 방출률로 설명되지만, 다축 변형 및 미세구조가 진화하는 재료에 대한 적용 가능성은 불분명합니다. 본 연구는 에너지 분석과 균열 선단 근처 변형장 고해상도 측정을 결합하여 제어된 이축 신장 하에서 엘라스토머 시트의 균열 성장 시작을 정량화했습니다. 주로 탄성적인 엘라스토머의 경우, 균열 시작은 변형 이축성에 둔감한 재료 고유의 임계 에너지 방출률에서 발생했습니다. 그러나 천연고무와 같은 변형 유도 결정화 엘라스토토머는 균열 선단 근처 변형장의 이축성 제어 전이에 의해 이러한 보편성이 깨지는 현상을 보였습니다. 임계 변형 상태 이하에서는 결정화가 공간적으로 제한되어 균열 저항에 미치는 영향이 미미했습니다. 이 임계값을 초과하면 결정화가 균열 선단 주변의 더 넓은 영역으로 확장되어 균열 개방 변위와 임계 에너지 방출률을 크게 증가시켰습니다. 결과적으로 파괴 저항은 고유한 상수가 아닌 결정화 영역의 크기와 발달에 의해 좌우되었습니다. 이러한 결과는 엘라스토머 파괴가 보편적인 에너지 법칙을 따르는 경우와 변형 활성화 구조 변환을 따르는 경우를 명확히 구분합니다. 본 연구의 프레임워크는 타이어, 소프트 로봇 및 생체 의료 기기와 같은 복잡한 하중 조건에서 견고한 엘라스토머를 설계하기 위한 실질적인 지침을 제공합니다.