АК И СЛЕДОВАЛО ожидать, полимеры находят применение главным образом в качестве конструкционных материалов, для которых первостепенное значение имеют механические показатели. Улучшение механических свойств полимеров можно осуществлять путем как соответствующей переработки, так и синтеза новых макромолекул, и поиск новых путей результативной структурной организации макромолекул будет продолжаться. Здесь можно руководствоваться некоторыми примерами из биологии.
Поучительна структура сухожилия.
Сухожилие в основном состоит из фибриллярного белка коллагена — биополимера, находящегося в гелеобразной матрице из другого вещества. Структура сухожилия является иерархической. В ней можно выделить несколько уровней организации: пучки, фибриллы, субфибриллы, микрофибриллы и, наконец, макромолекулы тропоколлагена, представляющего собой тройную спираль из полипептидных цепей. На каждом уровне структурные единицы ориентированы вдоль определенной оси, но имеют волнистую изогнутую форму, что обусловливает эластичность ткани. Такая структурная организация обеспечивает способность сухожилий выдерживать сильнейшие нагрузки.
Иерархическая организация придает структуре особую прочность. Когда сухожилие испытывает очень большую нагрузку, мелкие элементы структуры разрушаются независимо: отдельные фибриллы распадаются на субфибриллы и микрофибриллы. Локальное разрушение поглощает энергию, препятствуя тем самым катастрофическому разрушению всей системы до тех пор, пока повреждение не станет чрезмерным.
Тот же принцип иерархической организации, особенно по отношению к виду нагрузок, очевиден во многих других биологических тканях. Например, стенки кишечника под слизистой оболочкой упрочнены извитыми коллагеновыми волокнами. Кишечник окружен слоем коллагеновых волокон, ориентированных так, что они образуют ромбическую сетку с углом около 60 0 . Как извитость волокон, так и их наклонное расположение обеспечивают способность кишечника упруго расширяться и сужаться. Материаловедческие экспериментальные методы раскрыли и другие подобные изящные примеры взаимосвязи структуры и механических свойств у стенок аорты, межпозвонковых дисков, суставных хрящей.
В полимероведении начинают использовать принципы иерархической организации, которая свойственна биологическим тканям. Во многих новых композиционных материалах с полимерной матрицей армирующие волокна имеют порядок расположения, учитывающий виды нагрузок, которым может подвергаться материал. Получено несколько синтетических полимеров, макромолекулы которых проявляют способность к самоформированию сложных структур, как у биологических макромолекул. Поскольку в жидкокристаллических полимерах ориентация молекул. ответственна за текучесть, они могут самопроизвольно приобретать сложную морфологию. Изучая образец, полученный литьем под давлением, автор статьи с коллегами обнаружил образование на поверхности слоистой, как слюда, пленки с высокой степенью ориентации молекул. Молекулярная ориентация придает материалу жесткость, а слюдообразная пленка на поверхности придает ей способность поглощать повреждения.
Ы-ЛО БЫ заманчиво предположить, что
изучение биологических тканей может привести к созданию новых иерархических
структур в синтетических полимерах. Приведенные примеры биологических структур
иллюстрируют возможности полимеров будущего как материалов для специальных
целей. Совершенно ясно, что полимеры, отвечающие тре
бованиям ХХ 1
в., будут представлять собой не монолитные материалы, а композиции со сложной
структурой.
]Ј3Дашелсш6о
иРеДлатеш:
К. Хеллан ВВЕДЕНИЕ В МЕХАНИКУ РАЗРУШЕНИЯ
Перевод с английского
Монография норвежского ученого, в которой изложены основные положения, методы и критерии линейной и нелинейной механики разрушения с уклоном в область практического применения. Книгу отличает сочетание простоты и доступности изложения с достаточной строгостью. Приведено большое количество задач с подробным решением и комментариями.
Для научных, инженернотехнических работников, а также студентов и аспирантов, специализирующихся в области механики разрушения и прочности материалов и конструкций.
1988, 21 л. цена з р. 10 к.
. E,1z
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.