Comportamiento Mecánico de Polímeros: Entendiendo las Curvas de Histéresis

Comportamiento Mecánico de Polímeros: Las Curvas de Histéresis

Las deformaciones que pueden sufrir los materiales poliméricos van a depender del tiempo y de la velocidad con la que se produzca la deformación. Para un mismo material se producirán situaciones distintas dependiendo de la velocidad con la que se aplique la deformación. Consideremos un material termoplástico, como el PVC, que va a ser sometido a la acción de una determinada tensión; en concreto, se va a estirar.

Definición de Histéresis

Se denomina histéresis a la tendencia que tiene todo material para conservar una de sus propiedades, en este caso, su tamaño.

Respuesta a la Tensión en Termoplásticos

Este material presenta en principio una deformación elástica que cumple de forma aproximada la Ley de Hooke. Al seguir aplicando una tensión, se produce una deformación no lineal en la que no se cumple la Ley de Hooke, que no sufre más deformación o esta es prácticamente despreciable.

Cuando dejamos de ejercer la tensión, vemos que el material no vuelve a su disposición inicial, sino que ha sufrido una pequeña elongación permanente, cambiando las dimensiones originales del material. Esto es lo que se conoce como histéresis elástica del material.

Impacto de la Velocidad de Aplicación

• Cuanto menor es la velocidad de aplicación de esta tensión, la curva de histéresis es más ancha.
• Esto genera al final del experimento una histéresis o deformación permanente sobre el material mayor que en el caso de mayor velocidad.

Comportamiento de Elastómeros

Los materiales de tipo elastómero o cauchos presentan curvas de histéresis con forma de S, muy estrechas y con muy poca área. Esto indica que apenas queda deformación permanente al finalizar la aplicación de la tensión; por lo tanto, no hay casi nada de histéresis en estos materiales.

Fenómenos de Relajación en Polímeros

Otro aspecto de interés respecto a las propiedades mecánicas de los materiales poliméricos son los fenómenos de relajación.

Comparativa de Respuesta Temporal

En los sólidos elásticos, como los metales o los materiales elastómeros, no se produce un retraso entre la aplicación de una determinada tensión y la deformación que esta origina. En este caso, dicha deformación se produce de forma casi simultánea a la aplicación de la tensión.

Sin embargo, en los materiales termoplásticos, sí que aparecen desfases entre la aplicación de la tensión y la deformación. A esto es a lo que se denomina como fenómeno de relajación.