[유기재료개론설계] 고분자의 점탄성거동과 제진특성

1. 고분자의 점탄성 개념

고분자의 점탄성은 고분자가 가진 점성적 성질과 탄성적 성질이 동시에 나타나는 특성을 의미한다. 즉, 고분자는 외부 힘이 작용할 때 일정한 변형을 일으키며 이 변형이 다시 힘이 제거되었을 때 원래 상태로 돌아오는 탄성 특성을 가지면서도, 변형이 지속되거나 시간이 지나면서 점성적 흐름이 나타나게 된다. 이러한 점탄성 특성은 고분자가 시간에 따라 응력-변형률 관계가 달라지는 것으로 설명할 수 있다. 일반적으로 고분자는 결합된 사슬망 구조와 내부의 접착력, 그리고 자유도가 높아 이러한 복합적인 자기조절 메커니즘을 통해 점탄성 거동을 나타낸다. 예를 들어, 폴리머 매트릭스의 점탄성 거동을 연구한 결과에 따르면, 폴리우레탄은 일정한 하중을 가했을 때 최초에 탄성적 변형이 발생한 후 시간이 경과함에 따라 점성적 흐름이 함께 나타나며, 이로 인해 크리스탈리티와 비결정성의 비율에 따라 점탄성 특성이 차별적으로 드러난다. 통계자료에 의하면, 고분자의 점탄성 계수는 평균 0.8에서 1.2 GPa·s로 측정되며, 이는 강철과 비교했을 때 상대적으로 높은 점성 계수임을 보여준다. 또한, 고분자의 점탄성은 단순히 이론…