E6 Propriétés mécaniques de base

Topique

Le module d'élasticité de ce polymère varie considérablement entre trois régimes distincts en fonction de la température : le régime vitreux, où le polymère se comporte comme un solide rigide avec un module d'élasticité élevé ; le régime caoutchouteux, où le module d'élasticité chute brutalement à une valeur beaucoup plus faible tout en restant stable sur un plateau ; et le régime fondu, où le polymère s'écoule et où le module d'élasticité n'a plus la même direction que dans les deux régimes précédents. Lorsque la température de ce polymère augmente, en franchissant chacune de ces limites de régime, le module d'élasticité chute par conséquent de plusieurs ordres de grandeur à chaque transition.

Dans ce régime caoutchouteux, c'est la densité d'enchevêtrements topologiques de ce polymère — la même densité d'enchevêtrements topologiques établie par un autre modèle de ce système au-dessus de la masse moléculaire critique de ce polymère — qui, selon cette même théorie des réseaux, détermine le module de ce plateau caoutchouteux : plus le nombre d'enchevêtrements topologiques par chaîne moléculaire que présente ce réseau temporaire de chaînes moléculaires est élevé, plus ce réseau temporaire offre de résistance à la déformation et, par conséquent, plus le module du plateau caoutchouteux est élevé. Une densité d'enchevêtrements topologiques plus faible, avec une masse moléculaire de ce polymère plus proche de cette masse moléculaire critique, entraîne un module du plateau caoutchouteux plus faible.

Ceci s'explique par le fait que la densité d'enchevêtrements topologiques est plus faible lorsque la masse moléculaire de ce polymère est plus proche de cette masse moléculaire critique. Par conséquent, ce modèle, avec le module d'élasticité et le module du plateau caoutchoutique avec lesquels il a été initialement développé, décrit également deux cas particuliers de ce même comportement mécanique fondamental : lorsque ce polymère est présenté comme un copolymère à blocs, formé de deux types différents de segments moléculaires alternés au sein d'une même chaîne moléculaire, son module d'élasticité suit une règle de mélange conceptuellement analogue à celle déjà utilisée, pour combiner les modules de ses différents composants, par un autre modèle d'un ensemble différent de matériaux dédiés aux composites renforcés par fibres ; et dans ce même régime caoutchoutique, la relation entre la contrainte appliquée à ce polymère et l'allongement que cette contrainte produit en lui suit, en première approximation, une relation contrainte-allongement néo-hookéenne, la même relation qui est décrite plus en détail, sur la base de l'élasticité entropique de ces chaînes moléculaires entrelacées, par un autre modèle de cet ensemble. Le fait que ce module du plateau caoutchouteux, fixé ici par cette densité d'enchevêtrements topologiques, soit le même module qui apparaît dans cette relation contrainte-allongement néo-hookéenne signifie que les deux modèles décrivent, en substance, le même comportement élastique de ce régime caoutchouteux sous deux angles complémentaires.

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