1. Quais mecanismos de deformação estão envolvidos durante a deformação plástica e elástica de termoplásticos?

Passo 1

O enunciado pergunta sobre os mecanismos que ocorrem no nível molecular e microestrutural de um termoplástico quando ele é submetido a uma deformação elástica (reversível) e a uma deformação plástica (irreversível). O conteúdo envolve física de polímeros: como segmentos de cadeia e regiões cristalinas/amorfosas respondem a uma tensão aplicada.

Passo 2

Durante a deformação elástica de um termoplástico o material sofre apenas ajustes reversíveis. Os principais mecanismos são:
  1. Estiramento das ligações químicas ao longo das cadeias (bond stretching), que responde linearmente à tensão até baixos alongamentos.
  2. Rotação e flexão de ângulos de ligação (bond rotation e bond bending), permitindo pequenas mudanças conformacionais sem romper ligações.
  3. Desenrolamento parcial de porções enroladas de cadeia em regiões amorfas (“entropic elasticity”), onde as cadeias ganham extensão mas voltam à forma original ao retirar a carga.
  4. Leve rearranjo de cadeias entre cristalinidade e amorfo, sem deslizamento macroscópico — as lamelas cristalinas se deformam elasticamente e as regiões amorfas se esticam.

Passo 3

Na deformação plástica, o termoplástico sofre mudanças permanentes, e surgem mecanismos de irreversibilidade:
  1. Deslizamento de segmentos de cadeia uns sobre os outros (chain slip) nas regiões amorfas, liberando enovelamentos e deslocando cadeias de suas posições iniciais.
  2. Reptação e disentanglement, em que cadeias longas “escorregam” através de entrelaçamentos, permitindo fluxo molecular.
  3. Formação de crazes — microfissuras preenchidas por fibrilas poliméricas — que absorvem energia e se estendem como “pontes” ao longo da deformação.
  4. Cisalhamento de lamelas cristalinas (shear yielding) em polímeros semi-cristalinos, com alargamento de fissuras amorfas entre lamelas e eventual rotação/quebra de cristalitos.
  5. Orientação permanente de cadeias na direção da carga (cold drawing), levando a um afinamento (necking) e aumento da cristalinidade em zonas alongadas.

Passo 4

Em resumo, na fase elástica o material responde por estiramento e rotação de ligações e por desenrolamento reversível de cadeias, enquanto na fase plástica ocorrem deslizamento molecular, disentanglement, formação de crazes e cisalhamento dos cristalitos com orientação permanente de cadeias.

Resposta

  • Deformação elástica: estiramento de ligações químicas, rotação/flexão de ângulos de ligação e desenrolamento reversível de cadeias em regiões amorfas e cristalinas.
  • Deformação plástica: deslizamento de segmentos, reptação e disentanglement de cadeias, formação de crazes, cisalhamento de lamelas cristalinas e orientação permanente (cold drawing).

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