Есть такой интересный материал ЭВА, из которого сегодня активно изготавливают сапоги и галоши. Расшифровывается эта аббревиатура как этиленвинилацетат. Такой полимер обладает вполне подходящим диапазоном свойств.
Рассуждать о достоинствах сапог из ЭВА мы сейчас не будем, нас интересует совсем другой, отчасти забавный, вопрос. Обладает сапог из ЭВА он очень интересным...и одновременно подлым...свойством.
Одна физика и никакого обмана
Поставьте посушить ботинки из ЭВА рядом с мощным обогревателем или печкой. Пройдет пару часиков и вас ждет приятный сюрприз. Попробуйте теперь надеть такой сапог на ногу и, скорее всего, обнаружите, что он уменьшился на несколько размеров. Интересно отметить, что так мог уменьшиться только один сапог из пары.
Мы столкнулись с интересным эффектом. Всё дело в том, что когда сапоги изготавливаются, их формуют в диапазоне температур от 160 до 180 градусов.
Камень преткновения - технология изготовления
Технология изготовления простая, но именно тут появляется очень важная деталь. Из готовых полимерных гранул этиленвинилацетата готовится расплав. Дальше под давлением и при температуре около 160 градусов расплав заливается в специальную оснастку. Оснастка похожа на металлическую ногу, вокруг которой находится разъемная форма, эквивалентная внешнему виду сапога. Компаунд заливается в эту форму, выдерживается и ещё теплым извлекается.
Это только внешне сапог просто приобретает нужную форму. На практике же происходит несколько очень интересных процессов. Поскольку полимер состоит из макромолекул, обладающих определенной структурой, процесс термической обработки и последующее придание формы изделия, приводят к тому, что молекула деформируется. Эта деформация не какая-нибудь, а обратимая.
Но образующиеся связи внутри готового материала удерживают молекулу и мешают принять стандартный для неё вид и конфигурация. Пока сапог эксплуатируется в обозначенном режиме, макромолекула так и остается съёженной в дугу и удерживается внутренними силами.
Что происходит при уменьшении сапога
Но для того, чтобы повредить эту форму, нужно всего лишь нагреть изделие до температуры формования изделия. Достичь эту температуру с помощью печки или бытового нагревателя вполне возможно, ведь это всего лишь около 150 градусов!
Когда температура материала доходит до этих значений, внутренняя структура получает возможность освободиться. Эффект напоминает картину, характерную для эффекта памяти формы. Наряду с увеличением интенсивности теплового движения, происходит ещё и механическое выпрямление или искривление молекулы.
Казалось бы, что при нагревании молекулы должны распрямляться ну а сапог соответственно увеличиваться. Но нет!
Ведь никто не сказал, что стандартная "природная" форма недеформированной молекулы - это линейная структура. Вероятно, естественной для такого полимера является форма клубка. При нагреве молекула будет стремиться к естественной для неё форме клубка, а заодно и изделие будет уменьшаться, вместо ожидаемого расширения и увеличения объема.
Получается, что и сапог будет уменьшаться вместе с деформацией молекулы и из 43 размера можно вполне получить 41 или даже 39 :)...Приятный бонус к полной просушке.
Остается и ещё один вопрос. Почему тогда из пары сапог уменьшается только один, а второй остаётся изначального размера?
Почему уменьшается только один сапог
Ответ тут тоже кроется в понимании физики процесса. Она не совсем стандартная для двух внешне одинаковых изделий:
- Молекулы одного сапога могли быть деформированы при формовании так, что накопили внутренние напряжения, стремящиеся к первоначальной структуре и форме молекулы. При формировании второго сапога всё могло так успешно совпасть, что цепочки сохранили свои конфигурации. В итоге один сапог меняет размер, а второй нет.
- Оба сапога могут деформироваться, но одно будет уменьшаться больше, а другое меньше. Визуально может казаться, что один сапог сохранил прежний размер.
- Один сапог стоял ближе к нагревателю, чем второй и достиг критической температуры.
Получается, в изменении размера сапога из ЭВА нет никакой магии. Мы тут встречаемся с тем же самым процессом, который характерен и для сплавов с памятью формы, и для шерстяных вещей после стирки, и множества других подобных ситуаций. Другое дело, что для ЭВА это неожидаемый эффект.
На практике - это паразитный эффект, который ещё и опасен при промышленных масштабах. Например, при изготовлении детали автомобиля из материала с подобными свойствами, её возвращение к исходным характеристикам может быть причиной аварии. При работе на солнце деталь может буквально вывернуть наизнанку.
------------
Обязательно оцените статью лайком, напишите комментарий и подпишитесь на проект! Это очень важно для развития канала.
-------------
Советую также прочитать на нашем канале:
-----
