時(shí)溫等效的案例
英國(guó)利茲大學(xué)梁云昊/Prof. Ries: 紡織結(jié)構(gòu)對(duì)棉花纖維素在離子液體中溶解行為影響的研究
圖3 (a)cotton fibres的溶解度在不同處理溫度下隨時(shí)間變化曲線圖；(b)基于40℃的自然對(duì)數(shù)坐標(biāo)下的時(shí)溫等效圖和(c)線性時(shí)間尺度下的時(shí)溫等效圖；(d) Arrhenius圖
圖4 溶解程度在不同溫度下隨時(shí)間變化圖(a)cotton arrays和(c)cotton bundles以及他們的Arrhenius圖(b)cotton arrays和(d)cotton bundles
通過時(shí)溫等效分析，Arrhenius公式，不同紡織結(jié)構(gòu)的棉花纖維素在[C2mim][OAc]中具有相似的溶解活化能，平均活化能為96 ± 3 kJ/mol。但不同紡織結(jié)構(gòu)會(huì)影響溶解速度（圖5），溶解速度趨勢(shì)為cotton arrays≈cotton fibres>cotton bundles。
圖5 不同紡織結(jié)構(gòu)的棉花纖維素材料的時(shí)溫等效曲線比較
本文報(bào)道的活化能測(cè)算方法區(qū)別于流變法中使用溶劑徹底溶解纖維素的方法，因?yàn)樵诶w維素的完全溶解過程中，纖維素會(huì)有不同程度的降解，從而使其粘度降低，進(jìn)而影響最后的結(jié)果。本文的結(jié)果對(duì)今后全纖維素材料的制備具有一定的指導(dǎo)性作用。
本文被刊登在期刊《Cellulose》，以英國(guó)利茲大學(xué)物理與天文學(xué)院博士研究生梁云昊為第一作者，其導(dǎo)師Mike Ries教授為通訊作者。
展開 浙江大學(xué)謝濤教授團(tuán)隊(duì)《AM》：可自發(fā)變形的超分子形狀記憶聚合物
具體來說，在高溫下編程時(shí)，氫鍵交換速率快，引起部分鏈段松弛，體系中熵驅(qū)動(dòng)力變小，因此在室溫下自發(fā)回復(fù)的速率較慢；而在低溫下編程時(shí)氫鍵交換速率慢，體系的熵驅(qū)動(dòng)力大，在室溫回復(fù)時(shí)速率較快（圖1）。由于時(shí)溫等效性，控制編程時(shí)間同樣可以帶來不同的熵驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。總而言之，通過控制編程的時(shí)間和溫度，可以實(shí)現(xiàn)自發(fā)的時(shí)序性變形行為。
圖1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)及編程原理
基于此原理，通過數(shù)字化光熱效應(yīng)可以區(qū)域化調(diào)控編程溫度，從而控制各區(qū)域的內(nèi)應(yīng)力松弛程度。而內(nèi)應(yīng)力松弛程度又決定了形狀回復(fù)速率，因此在各區(qū)域的協(xié)同作用下該材料便可實(shí)現(xiàn)二維平面—三維立體—二維平面的自發(fā)變形路徑的編程化。通過設(shè)計(jì)油墨圖案并且結(jié)合激光切割，可以得到復(fù)雜的非穩(wěn)態(tài)多路徑變形（圖2）。
圖2 非穩(wěn)態(tài)多路徑變形
進(jìn)一步地，將該體系應(yīng)用于光固化3D打印，可以制備具有復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的永久形狀。通過控制每個(gè)部分的編程溫度與編程時(shí)間，可在該單一材料中實(shí)現(xiàn)自發(fā)順序化變形的4D打印。比如兩個(gè)相同的手掌在經(jīng)過不同的編程后，就會(huì)出現(xiàn)不一樣的動(dòng)作變化，從而模仿人類的猜拳行為（圖3）。
圖3 4D打印
究其本質(zhì)，該材料不同區(qū)域之所以會(huì)有不同的回復(fù)速率，是氫鍵交換引起的應(yīng)力松弛差異導(dǎo)致的。應(yīng)力松弛無法用肉眼直接進(jìn)行觀測(cè)，但在偏振光下會(huì)由于雙折射而表現(xiàn)為顏色的變化。通過區(qū)域化控制溫度后，在偏振下便可出現(xiàn)應(yīng)力圖案，并且該圖案會(huì)在所有區(qū)域到達(dá)相同的應(yīng)力松弛程度后消失。
展開 電工電子殼體用ABS蠕變本構(gòu)方程擬合及長(zhǎng)期變形情況預(yù)測(cè)
較長(zhǎng)時(shí)期的蠕變變形情況預(yù)測(cè)
對(duì)于非線性粘彈性材料長(zhǎng)期蠕變行為預(yù)測(cè)最常用的方法之一是時(shí)溫等效方法，該方法基于時(shí)間一溫度等效原理，以WLF方程為基礎(chǔ)把在不同溫度下得到的蠕變曲線移位成某一參考溫度水平下的主曲線，依此，可以通過較高溫度下較短時(shí)間內(nèi)材料的蠕變行為來預(yù)測(cè)較低溫度下的較長(zhǎng)期的蠕變行為。
使用1.2MPa的應(yīng)變-時(shí)間曲線進(jìn)行驗(yàn)證本構(gòu)方程的合理性，具體擬合曲線如下圖2所示。
圖2 45℃不同應(yīng)力水平下的本構(gòu)擬合情況
45℃不同應(yīng)力水平下的擬合方程的殘差平方和RSS與決定系數(shù)R2如表2所示。
表2 45℃不同應(yīng)力水平下的擬合方程的數(shù)值
由圖2和表2可以看出，擬合決定系數(shù)大于95%，殘差平方和小于10E-4，整體擬合效果較好。
展開 高分子材料的流變特性簡(jiǎn)介
高分子材料的流變特性簡(jiǎn)介
■蘇州誠(chéng)模精密 / 孫同杰經(jīng)理&韓強(qiáng)檢測(cè)工程師
高分子材料的黏彈性
高分子熔體或溶液具有黏彈性，即在變形時(shí)會(huì)有黏性損耗，流動(dòng)時(shí)也會(huì)產(chǎn)生彈性記憶效應(yīng)。從概念上來說，這種黏彈性可以分為線性黏彈性和非線性黏彈性。其中，非線性黏彈性也是高分子材料流變學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容。值得注意的一點(diǎn)是高分子熔體或溶液的彈性，與我們常規(guī)意義上所說的高分子的本體彈性有些不同。比如橡膠類材料交聯(lián)后，在常溫下具有高彈性，這種高彈性來自于高彈態(tài)下高分子的鏈段運(yùn)動(dòng)，并且因?yàn)榻宦?lián)網(wǎng)絡(luò)的，形變可以完全恢復(fù)。而高分子熔體或溶液的彈性，或者處于黏流態(tài)下的高分
子的彈性，其發(fā)生總是伴隨不可逆的黏性流動(dòng)，也因此稱之為黏彈性；其原理與高分子纏結(jié)形成的不完善的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)，這種網(wǎng)絡(luò)也不同于交聯(lián)橡膠網(wǎng)絡(luò)。
所謂線性黏彈性，是指高分子在小變形下的流變行為。比如，用旋轉(zhuǎn)流變儀測(cè)試高分子的動(dòng)態(tài)黏彈性（交變的 應(yīng)力、應(yīng)變），就是測(cè)試其在小振幅、小形變下的線性黏彈性。這里提到的動(dòng)態(tài)黏彈性的測(cè)試，與穩(wěn)態(tài)剪切流場(chǎng)中的流變測(cè)試有差異。動(dòng)態(tài)黏彈性的測(cè)量通常采用的是轉(zhuǎn)子型流變儀，比如錐板式流變儀、同軸圓筒流變儀等，測(cè)試采用的是振蕩模式，即設(shè)定一個(gè)應(yīng)變，以不同的振蕩頻率對(duì)材料進(jìn)行動(dòng)態(tài)頻率掃描，這里不同的振蕩頻率類似于穩(wěn)態(tài)掃描時(shí)的剪切速率。此應(yīng)變值的確定通常是通過固定掃描頻率后對(duì)材料進(jìn)行應(yīng)變掃描得到的，所取的應(yīng)變值應(yīng)處于線性黏彈區(qū)，即熔體結(jié)構(gòu)未發(fā)生破壞的區(qū)域。動(dòng)態(tài)黏彈性的測(cè)量可以同時(shí)得到黏性行為參數(shù)和彈性行為參數(shù)，包括儲(chǔ)能模量、損耗模量、復(fù)數(shù)黏度和動(dòng)態(tài)黏度等；除此以外，運(yùn)用時(shí)溫等效原理可以擴(kuò)大測(cè)量的頻率范圍。
展開 
為何仿真總在動(dòng)態(tài)工況下“失靈”？您可能缺了這份粘彈性數(shù)據(jù)
時(shí)-溫疊加原理（TTSP）與主曲線生成：
利用不同溫度下的動(dòng)態(tài)頻率掃描數(shù)據(jù)，我們通過時(shí)-溫疊加原理，將數(shù)據(jù)平移構(gòu)建出跨越數(shù)十個(gè)數(shù)量級(jí)頻率的模量主曲線。
此主曲線是擬合WLF方程參數(shù)和頻域Prony級(jí)數(shù)的黃金標(biāo)準(zhǔn)，使您的仿真模型能夠精確預(yù)測(cè)材料在不同溫度與頻率耦合作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
粘-超彈耦合本構(gòu)模型構(gòu)建
對(duì)于需要同時(shí)模擬大變形超彈性與時(shí)間依賴性的復(fù)雜工況，我們可提供粘-超彈耦合本構(gòu)模型的校準(zhǔn)服務(wù)，將超彈模型與粘彈性模型無縫結(jié)合。
我們的
技術(shù)優(yōu)勢(shì)
03
PART
01
數(shù)據(jù)維度完整
結(jié)合動(dòng)態(tài)（頻域）與靜態(tài)（時(shí)域）測(cè)試，為模型擬合提供相互驗(yàn)證的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，避免單一數(shù)據(jù)源的局限性。
02
模型工程導(dǎo)向
擬合過程嚴(yán)格遵循時(shí)-溫等效等物理原理，確保生成的模型參數(shù)不僅曲線匹配，更具備外推預(yù)測(cè)的物理合理性與工程實(shí)用性。
03
無縫仿真對(duì)接
擬合獲得的Prony級(jí)數(shù)、WLF方程等參數(shù)，可一鍵導(dǎo)入Abaqus、Ansys、Marc等主流CAE及Endurica 橡膠疲勞與耐久性分析軟件，直接用于您的實(shí)際產(chǎn)品仿真。
可靠的動(dòng)態(tài)仿真，始于對(duì)材料粘彈性的深刻洞察。
如果您需要預(yù)測(cè)橡膠部件的動(dòng)態(tài)剛度、振動(dòng)阻尼、生熱或長(zhǎng)期松弛/蠕變行為，可以點(diǎn)擊文章底部閱讀原文，或掃描下方二維碼，歡迎隨時(shí)與我們聯(lián)系，獲取專業(yè)的技術(shù)咨詢與測(cè)試方案。
☆ END ☆
展開 浙理工左彪Nature：聚合物表面分子動(dòng)力學(xué)的表征和新機(jī)制
因此，表面高分子鏈需要通過“逐步松弛”來實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散：與外表面接觸的高運(yùn)動(dòng)活性鏈段最先開始松弛；隨時(shí)間增長(zhǎng)，距離表面更深處的鏈段依次發(fā)生運(yùn)動(dòng)；當(dāng)時(shí)間增長(zhǎng)到與距離表面最深處鏈段摩擦系數(shù)確定的松弛時(shí)間接近時(shí)，分子整鏈才開始擴(kuò)散。可見，表面不同尺度分子運(yùn)動(dòng)的控制因素出現(xiàn)差異：鏈段松弛由外表面分子運(yùn)動(dòng)能力決定，運(yùn)動(dòng)速率很快；而整鏈松弛則主要由動(dòng)力學(xué)受限的內(nèi)部分子的運(yùn)動(dòng)能力決定。表面不同尺度分子松弛機(jī)制的差異改變了表面高分子黏彈性，使得低溫下纏結(jié)高分子體系表面分子的橡膠平臺(tái)區(qū)域增長(zhǎng)；并造成非纏結(jié)聚合物表面分子出現(xiàn)短暫的橡膠彈性態(tài)（即表面“瞬時(shí)橡膠態(tài)”；如圖1b），表現(xiàn)出類似普通拓?fù)淅p結(jié)對(duì)高分子黏彈性影響的效果，故稱為“偽纏結(jié)”。并且，還發(fā)現(xiàn)表面分子動(dòng)力學(xué)失耦和時(shí)-溫等效原則失效等顯著區(qū)別于本體分子的動(dòng)力學(xué)行為。
圖2. (a) 表面分子運(yùn)動(dòng)能力深度分布和高分子鏈構(gòu)象示意圖；τ代表鏈段松弛時(shí)間（τ1 < τ3 < τ5< τ7< τbulk）；(b)低于纏結(jié)分子量聚合物表面鏈段均方位移與時(shí)間的依賴關(guān)系。從圖b可見，溫度較低時(shí)，非纏結(jié)高分子表面出現(xiàn)橡膠平臺(tái)。
研究結(jié)果揭示了分子運(yùn)動(dòng)能力深度分布對(duì)表面高分子鏈運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵影響，深化了科學(xué)界對(duì)固體高分子表面動(dòng)力學(xué)的認(rèn)識(shí)，是界面科學(xué)和高分子科學(xué)一次重要研究突破。“偽纏結(jié)”機(jī)制的提出和表面“瞬時(shí)橡膠態(tài)”的發(fā)現(xiàn)加深了我們對(duì)材料磨損、摩擦、粘結(jié)、自愈合等界面現(xiàn)象本質(zhì)的理解，為高分子材料加工、制備、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能應(yīng)用提供重要指導(dǎo)。并且，表面高分子獨(dú)特動(dòng)力學(xué)行為還將激發(fā)大量實(shí)驗(yàn)和理論工作研究這一問題，發(fā)展描述界面高分子動(dòng)力學(xué)的新理論，豐富高分子科學(xué)內(nèi)涵，推動(dòng)物質(zhì)科學(xué)的發(fā)展。
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