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橡胶弹性的秘密(第1页)

橡胶弹性的秘密

橡胶的最大特点就是具有其他材料所无法比拟的优异弹性,这种特性的奥秘在于橡胶的分子结构。

异戊二烯的分子结构

橡胶分子主要由碳、氢原子构成,分子比率大约为5∶8,发现这一点的是在后文中会出现的迈克尔·法拉第(1791—1867)。今天人们已经知道橡胶是由异戊二烯(分子式为C5H8)组成的长链。

聚异戊二烯的分子结构

异戊二烯分子团是重要的有机物单位,自然界有很多由异戊二烯组成的有机化合物。例如,柑橘类芳香成分中的柠檬烯含1个异戊二烯,薄荷类芳香成分中的薄荷醇含2个异戊二烯,玫瑰花类芳香成分含3个异戊二烯,许多水果、蔬菜中含有的胡萝卜素含8个异戊二烯,橡胶分子则是由众多异戊二烯分子组成的分子链。虽然从表面上看,柑橘类芳香成分与橡胶没有关联性,但是在分子世界中,两者可以说是极其相似的同族物质。

有一个实验能证明以上观点:对着充满气体的气球喷洒橘子皮汁液,过了不久气球就会爆炸。其原理在于分子结构相近的物质易于发生溶解现象,含有柠檬烯的橘子皮汁液溶解了橡胶分子导致气球的薄壁劣化,使得气球爆炸。

橡胶分子中的异戊二烯分子以碳碳双键形式相结合,碳碳双键与其他种类的分子键不同。以其他种类分子键结合的分子无法转动,分子键的自由度也受到制约。由于橡胶分子之间的碳碳双键极为规整,使橡胶分子整体处于收缩状态。当橡胶分子受到外部拉力时则伸展开来,撤掉外力则恢复成原先的收缩状态,这就是橡胶具有弹性的奥秘。换个思路考虑,可以简单理解为橡胶分子的结构类似纳米级的弹簧。

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