Glossaire
Effet Mullins
L'effet Mullins décrit un phénomène typique des matériaux en caoutchouc.
Si une courbe contrainte-déformation est enregistrée pour un échantillon de bande, à l'aide d'un programme tel que le programme d'essai universel du NETZSCH DMA Eplexor®®, l'effet dit de Mullins - à ne pas confondre avec l'effet de Payne - peut être observé.
Quand l'effet Mullins se produit-il ?
L'expansion de l'échantillon à une vitesse de DéformationLa Déformation décrit une déformation d’un matériau qui subit une contrainte ou une force mécanique externe. Les formulations d’élastomères présentent des propriétés de fluage, si une charge constante est appliquée.déformation constante - par exemple, du point de départ au point final de la courbe 3 (figure 1) - entraîne une augmentation de la ContrainteLa Contrainte est définie par un niveau de force appliquée sur un échantillon d’une section bien définie. (Contrainte = force/surface). Les échantillons qui possèdent une section rectangulaire ou circulaire peuvent être comprimés ou étirés. Les matériaux élastiques comme les élastomères peuvent être étirés jusqu’à 5 à 10 fois leur longueur initiale.contraintedans cet intervalle. Si la déformation est arrêtée à la fin de la courbe 3 et que l'échantillon "revient" à son état initial à la même vitesse de déformation, la contrainte évolue différemment (courbe 4).
Si l'échantillon est ensuite à nouveau dilaté (à la même vitesse de déformation que précédemment), on observe à la fin de la courbe 5 un comportement "intrigant", décrit par l'effet Mullins :
Lorsque la déformation augmente, la contrainte suit d'abord la courbe 4, puis la courbe 5 jusqu'à la fin de la courbe 5. L'inversion de la vitesse de déformation entraîne une nouvelle évolution de la contrainte, décrite dans cet exemple par la courbe 6.
Mais que se passe-t-il au niveau moléculaire ?
Si une éprouvette de traction ou de bande est soumise à des contraintes macroscopiques, les chaînes polymères réticulées à l'intérieur du matériau sont "étirées" (figure 2).
Macroscopiquement, les échantillons sont ainsi considérablement allongés.
Les charges telles que le noir de carbone, qui forment ce que l'on appelle des "clusters" au sein du réseau de polymères, se brisent et réduisent ainsi leur résistance mécanique à la déformation appliquée. À l'état dit "vierge", pour les échantillons non sollicités mécaniquement - c'est-à-dire le réseau de polymères non sollicité et les "grappes" non sollicitées - la rigidité du matériau est élevée.
Par conséquent, une force ou une contrainte élevée est nécessaire pour séparer l'échantillon (courbe 3). Cette destruction partielle de la "grappe" explique pourquoi la force requise pendant le cycle de déchargement (courbe 4) est considérablement plus faible. Si la direction de la charge est à nouveau inversée comme décrit ci-dessus, la courbe de contrainte et de déformation suit initialement la courbe 4.
Toutes les structures en grappe qui ont été détruites au moment où le point final de la courbe 3 a été atteint au cours de la première course restent bien entendu détruites.
C'est pourquoi le diagramme contrainte-déformation suit à nouveau la courbe du segment 4. Ce n'est qu'une augmentation continue de la déformation, toujours en relation avec une augmentation continue de la force, qui conduit à une répétition de la destruction partielle et à une nouvelle fragmentation des grappes encore existantes.
La taille des grappes soumises à la destruction continue de diminuer avec l'augmentation de la déformation. Tout d'abord, bien sûr, les "grappes" large, qui sont encore présentes dans l'échantillon à l'état "vierge" au début de l'essai de contrainte-déformation, sont soumises à la destruction au cours de l'expérience. Ce n'est qu'à des niveaux de déformation plus élevés que les plus petites grappes subissent également une destruction partielle supplémentaire.
