PTFE は、独自の特性の組み合わせを備えているため、非常に有用な材料です。PTFE は化学的に不活性、耐候性、優れた電気絶縁性、高温耐性、低摩擦係数、非粘着性の特性を備えています。
ポリマーは製造やエンジニアリングで一般的に使用されていますが、その機械的特性を説明する公表された研究は、その重要性の割に過小評価されているようです。提示されるデータの多くは、試験したポリマーの正確な系統やその加工履歴に関する情報が不十分であることが一般的です。これはおそらく、ベースラインの材料特性評価を確立することが、実際の機械試験を実行するのと同じくらい難しいためであると考えられます。さらに、ポリマーの機械的応答の正確なコンピューターモデリングはまだ初期段階にあります。多くの経験的手法が一般的に使用されていますが、狭いパラメータ範囲外では不正確になる傾向があります。この理由の 1 つは、ポリマー応答の複雑さは別として、経験的または現象学的に基づいた構成モデルの堅牢性に挑戦し、拡張するための狭い実験パラメーター範囲外のデータが入手できないことが多いためです。ここでは、コンピューターコードに実装できる堅牢な理論モデルの作成と併せて、実験とその後の両方の観点から、十分に特徴付けられたポリマーの機械的応答を理解することを目的とした学際的な共同研究の最初の結果を紹介します。 。
この研究で説明されているポリマーはポリ(テトラフルオロエチレン) (PTFE) です。これが選ばれた理由としては、小型高性能部品の一般的なエンジニアリング材料としての使用や、複数のメーカーから入手可能であることなどが挙げられます。過去に広く研究されてきましたが、過去 25 年間、公開された文献ではほとんど注目されていませんでした。構造が複雑で機械的データが不足しているため、この材料を再検討することにしました。PTFE は多くの点で注目に値する材料です。あらゆるポリマーの中で最も広い温度範囲にわたって有用な特性を示します。PTFE は 4 K である程度の延性を保持し、状況によっては 540 ± 8C での用途に使用されます。PTFE はすべての一般的な溶媒に不溶で、ほぼすべての酸性および苛性物質に対して耐性があります。PTFE は、あらゆる材料の中で最も高い抵抗率、非常に高い絶縁耐力、および低い誘電損失を備えています。PTFE と多くのエンジニアリング材料の間の滑り摩擦係数は非常に低く、摩耗低減化合物を使用して焼結すると、工業的に重要な種類の軸受材料が形成されます。PTFE は摩擦係数が低く化学的安定性が高いため、他の材料が付着することはほとんど不可能です。この特性は、洗浄の容易さが重要な工業処理技術でよく使用されます。PTFE のより広範な産業および工学用途を妨げている 1 つの側面は、その高い溶融粘度 (380 ℃で 1011 P) です。このため、射出成形やブロー成形は不可能となり、部品の製造には高価な焼結および押出製造プロセスのみが利用可能になります。
この論文では、ベースラインの材料特性評価と、さまざまなひずみ速度と温度での由緒ある PTFE 材料の圧縮応答に焦点を当てています。今後の論文では、引張およびせん断応答、ポリマーの結晶化度の詳細な影響、弾道および衝撃挙動、および適用可能な理論的構成モデルの開発について扱う予定です。
PTFE の圧縮特性に関するこれまでの研究はほとんど発表されていません。クリープ特性に関するいくつかの研究は存在しますが、工学的変形に関しては、著者が注目した参考文献は 6 件のみです。1963 年、デイビスはスプリット ホプキンソン バー システムの開発に関する論文を発表しました。このレポートの一部として、PTFE の単一室温応力/ひずみ曲線が z1700 sK1 で示されました。このシステムに課される最大ひずみはわずか 3% でした。ポリマーと温度に関するさらなる高ひずみ速度データが、Gray と Walley によって発表されました。Koo は 1965 年に、Halon G-80 と呼ばれる Imperial Chemical Industries の PTFE 製品の応力/ひずみデータを発表しました。機械的応答に対する温度の影響についても簡単に説明しました。
投稿日時: 2016 年 8 月 16 日