viskoelastinen

Viskoelastinen viittaa materiaalien ominaisuuteen, jossa jännitys ja muodonmuutos riippuvat sekä ajasta että nopeudesta. Viskoelastinen materiaali käyttäytyy sekä elastisesti (energia varastoituu ja palautuu osittain nopeasti) että viskoosisti (energia haihtuu lämmön tai molekulaarisen liikkeen muodossa ajan kuluessa). Tämä johtuu esimerkiksi polymeeriketjujen liikkuvuudesta, vuorovaikutuksista ja mikroskooppisista rakenneosista.

Tunnuspiirteisiin kuuluu aika- ja nopeusriippuvuus: saman jännityksen alla aine voi muuttaa muotoaan eri tavoin riippuen kuormitusnopeudesta, ja pidemmän kuormituksen aikana ilmiöt kuten vajoaminen (creep) ja jännityksen väheneminen ajan mittaan (stress-relaxation) voivat ilmetä. Cyclic kuormitus aiheuttaa hysteresiä, jolloin osan energiasta kuluu lämmöksi.

Viskoelastisuutta voidaan mallintaa useilla yksinkertaistetuilla malleilla, kuten Maxwellin, Kelvin-Voigtin ja Standard Linear Solid -malleilla, jotka koostuvat joustinsäikeistä ja viskooseista elementeistä. Koeasetelmat, kuten dynaaminen mekaaninen analyysi (DMA) ja rheologiset kokeet, mittaavat viskoelastisia ominaisuuksia; yleisesti raportoidaan varastoitumismoduuli G' ja häviömoduuli G'' sekä monimutkainen modulus G*.

Materiaalit, joilla on viskoelastinen käyttäytyminen, ovat yleisiä sekä luonnossa että teollisuudessa: polymeerit ja kumit, geelit, monet biologiset kudokset sekä asfaltti. Sovelluksia ovat iskunvaimennus, muotoiluvälineet, biomekaaniset komponentit sekä monimutkaisten rakenteiden dynaaminen suunnittelu. Viskoelastisuus on keskeinen käsite sekä käytännön suunnittelussa että perusfysiikassa.