Considerando a estruturação dos elastômeros, explicar a origem da grande deformação elástica desses tipos de materiais.
Passo 1
Resumo do enunciado: queremos entender por que os elastômeros suportam deformações elásticas muito grandes antes de romper. O conteúdo envolve a estrutura em rede de polímeros reticulados e a teoria de elasticidade entrópica.
Passo 2
Na microestrutura de um elastômero temos longas cadeias poliméricas amorfas interligadas por pontos de reticulação (crosslinks). Entre dois crosslinks consecutivos cada cadeia está inicialmente enrolada em configurações de alta entropia, formando “molas moleculares” muito flexíveis.
Passo 3
Quando o elastômero é esticado, essas cadeias vão se desenrolando: a distância média entre os crosslinks aumenta, mas a energia envolvida não é majoritariamente mecânica (energia de ligação), e sim entrópica, pois desenrolar a cadeia reduz o número de configurações possíveis. Ao liberar a carga, a entropia tende a aumentar de novo e as cadeias recolhem, fazendo o material voltar à forma original.
Passo 4
Os crosslinks impedem que as cadeias deslizem permanentemente pelas vizinhas (fluência), garantindo que o alongamento seja reversível. Como cada elo da cadeia pode desenrolar-se sucessivamente num grande intervalo, o elastômero admite deformações até algumas centenas de porcento de forma totalmente elástica.
Passo 5
Portanto, a grande deformação elástica dos elastômeros decorre da combinação de (1) cadeias poliméricas enroladas que se desenrolam sob tensão sem romper ligações químicas e (2) crosslinks que mantêm a rede coesa e garantem recuperação ao estado original.
Resposta
A grande deformação elástica dos elastômeros surge porque suas cadeias poliméricas entre crosslinks atuam como “molas entrópicas”: elas se desenrolam sob alongamento (reduzindo a entropia) e retornam ao estado enrolado quando a tensão é removida, enquanto os crosslinks impedem deslizamento permanente, permitindo deformações muito elevadas e totalmente reversíveis.