viskoelastiset

Viskoelastiset materiaalit ovat materiaaleja, joiden vaste muodonmuutoksessa yhdistää elastisten ja viskoosisten ominaisuuksien vaikutukset. Elastinen osa vastustaa muodonmuutosta ja palauttaa muodon kuorman poistuttua. Viskoosinen osa aiheuttaa aikaperusteista deformaatioita, jotka voivat olla pysyviä tai osittain palautuvia. Yhdistelmä johtaa aikaan, kuormituksen nopeuteen ja lämpötilaan riippuvaiseen vasteeseen, ja viskoelastiset materiaalit voivat käyttäytyä sekä kiinteinä että nestemäisinä olosuhteista riippuen.

Lineaarisissa malleissa viskoelastisuutta voidaan kuvata esimerkiksi Kelvin-Voigtin (elastisen ja viskoosin elementin sarja), Maxwellin (elementtien rinnakkain) sekä Standard Linear Solid -mallin avulla. Nämä mallit selittävät ilmiöitä kuten aikaisen muodonmuutoksen creepin kuorman alla, jännitysrelaksaatio ja taajuusriippuvuuden. Monimutkaisemmissa tapauksissa käytetään lisämalleja ja mahdollisesti epälineaarista viskoelastisuutta.

Viskoelastisuutta mitataan ja tutkitaan esimerkiksi dynaamisella mekaanisella analyysillä (DMA), creep- ja stress-relaxation kokeilla sekä taajuusvasteilla. Materiaaleja, joissa viskoelastisuus on keskeinen ominaisuus, ovat monet polymeerit kuten polyuretaani ja silikoni, kumi sekä useat geelimateriaalit ja biologiset kudokset. Viskoelastisuudella on keskeinen rooli suunnittelussa ja suorituskyvyn arvioinnissa, esimerkiksi iskunvaimennuksessa, tärinänvaimennuksessa, tiivisteissä sekä lääketieteellisissä implantteissa ja proteeseissa sekä geelimäisissä elintarvikkeissa.