M5 Cristalización: Cinética y Morfología Esferulítica

Tópico

La nucleación de las lamelas cristalinas delgadas de este polímero, las mismas lamelas cristalinas delgadas que ya describe otro modelo de este conjunto organizadas en esferulitas embebidas dentro de una matriz amorfa, y el crecimiento posterior de esas mismas lamelas cristalinas delgadas una vez nucleadas, siguen juntos, a lo largo del tiempo, la cinética de Avrami, la misma familia de cinética de transformación de fase que ya describe, para otros dos materiales de conjuntos distintos, la fracción transformada de un metal durante su recristalización y la fracción cristalizada de un vidrio durante su devitrificación no deseada: esta cinética de Avrami traza, también aquí, una curva en forma de ese característico crecimiento sigmoidal, lenta al principio mientras aparecen los primeros núcleos de estas lamelas cristalinas delgadas, más rápida después mientras esas lamelas ya nucleadas crecen y se multiplican, y lenta otra vez al final mientras las esferulitas en expansión comienzan a chocar entre sí y agotan la matriz amorfa disponible. Que esta nucleación de lamelas cristalinas delgadas sea más rápida al comienzo de esta cristalización hace que esta cinética de Avrami alcance, en consecuencia, antes su fracción cristalizada final.

Este mismo crecimiento de las esferulitas de este polímero, sin embargo, no depende únicamente de esta cinética de Avrami, sino que queda limitado, según la teoría de Hoffman-Lauritzen, por la difusión de los segmentos de cadena molecular de este polímero hacia el frente de crecimiento de cada esferulita: a una temperatura demasiado cercana a la temperatura de transición vítrea de este polímero, estos mismos segmentos de cadena molecular difunden con tanta lentitud que esta velocidad de crecimiento esferulítico cae, aunque la fuerza motriz termodinámica para cristalizar sea, a esa misma temperatura, muy alta. Que esta temperatura de cristalización de este polímero se acerque más a esta temperatura de transición vítrea hace que esta difusión de segmentos de cadena molecular, según esta misma teoría de Hoffman-Lauritzen, sea en consecuencia más lenta, y que esta velocidad de crecimiento esferulítico, por esa misma razón, también lo sea.

Por eso este modelo, con la cinética de Avrami y esta difusión de segmentos de cadena limitando el crecimiento esferulítico con las que se abrió, es el que produce, cinéticamente, la misma morfología esferulítica que describe con más detalle otro modelo de este conjunto, con sus lamelas cristalinas delgadas embebidas dentro de una matriz amorfa: el espesor lamelar de equilibrio y la fracción de cristalinidad que ese otro modelo determina a partir de la densidad medida o de la entalpía de fusión de este polímero son, en definitiva, el resultado final de esta misma cinética de Avrami y de esta misma difusión de segmentos de cadena limitada por la teoría de Hoffman-Lauritzen con las que se abrió este modelo. Que esta cristalización de este polímero se detenga antes de completarse, por un enfriamiento demasiado rápido a través de este mismo intervalo de temperatura de crecimiento esferulítico, hace que esta fracción de cristalinidad final, en consecuencia, sea menor que la que esta misma cinética de Avrami alcanzaría si se le permitiera continuar durante más tiempo.

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