D5 Análisis Térmico Dinámico-Mecánico (DMA)

Tópico

Este modelo mide, mediante análisis dinámico-mecánico, tres magnitudes relacionadas del compuesto: el módulo de almacenamiento, el módulo de pérdida y el factor de pérdida. Este análisis aplica al compuesto una carga oscilante, y sigue cómo se deforma el material en respuesta a esa carga: la deformación resultante no queda exactamente en fase con la carga aplicada, sino que se atrasa respecto de ella en un determinado ángulo. Que esa deformación se atrase respecto de la carga aplicada hace que la respuesta del material pueda separarse en dos componentes distintas.

La componente de esa respuesta que queda en fase con la carga aplicada es la que define el módulo de almacenamiento, y representa la energía elástica que el compuesto almacena y devuelve en cada ciclo; la componente que queda desfasada noventa grados respecto de esa misma carga es la que define el módulo de pérdida, y representa la energía que el compuesto disipa como calor en cada ciclo. Que estas dos componentes de la respuesta se combinen hace que, juntas, formen el módulo complejo, que describe de manera completa la respuesta dinámica del compuesto frente a esa carga oscilante.

Que este módulo complejo quede formado por el módulo de almacenamiento y el módulo de pérdida es lo que permite calcular, a partir de él, el factor de pérdida: la relación entre cuánta energía disipa el compuesto en cada ciclo y cuánta energía almacena y devuelve elásticamente. Que el módulo de pérdida sea grande en relación con el módulo de almacenamiento hace que el factor de pérdida sea mayor, y que el compuesto se comporte de manera más viscosa; que el módulo de pérdida sea pequeño en relación con el módulo de almacenamiento, hace que el factor de pérdida sea menor, y que el compuesto se comporte de manera más elástica.

Que este factor de pérdida se mida a distintas temperaturas es lo que permite, a su vez, determinar la temperatura de transición vítrea de la matriz polimérica dentro del compuesto: a medida que la temperatura del compuesto aumenta, el factor de pérdida alcanza un pico en la temperatura a la que la matriz polimérica deja de comportarse como un sólido rígido y empieza a comportarse como un material blando, porque es justo en esa transición donde más energía disipa la matriz por cada ciclo de carga. Que ese pico del factor de pérdida ocurra a una temperatura determinada hace que esa misma temperatura se tome como la temperatura de transición vítrea de la matriz.

Por eso este modelo, con el análisis dinámico-mecánico con el que se abrió, hace que la temperatura de transición vítrea que determina sea, específicamente, la temperatura de transición vítrea efectiva de la matriz polimérica ya descrita en otros dos modelos de este conjunto, pero medida dentro del compuesto ya ensamblado y no en la resina sola: esa misma temperatura de transición vítrea es, precisamente, la que otro modelo distinto de este conjunto muestra que se reduce cuando la matriz absorbe humedad y queda plastificada por ella.

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