مواد هایپرالاستیک

یک ماده هایپرالاستیک یا سبز یک ماده ایده آل کششی است که رابطه تنش و کرنش آن از چگالی انرژی کششی ( مقدار انرژی ذخیره شده در واحد حجم) تبعیت میکند. ماهیت این مواد فوق ارتجاعی می باشد و محدوده ی الاستیک آنها نسبت به سایر مواد بیشتر است، به همین دلیل این مواد، کاربردهای خاصی دارند. یکی از این کاربردها در علم بیو مکانیک می باشد. از این مواد در ساخت دریچه ی قلب مصنوعی، غضروف مصنوعی و حتی پوست و لثه ی مصنوعی استفاده می شود. برای بسیاری از مواد، مدل های الاستیک خطی به طور دقیق رفتار مشاهده شده از مواد را توصیف نمی کنند. شایع ترین نمونه از این نوع مواد، لاستیک است که رابطه ی تنش-کرنش را می توان به عنوان غیر خطی کششی، ایزوتروپیک، غیر متراکم و به طور کلی مستقل از نرخ کرنش تعریف کرد. الاستومرهای پر شده و بافت های بیولوژیکی نیز اغلب از طریق ویژگی های هایپرالاستیک مدل سازی می شوند. مواد هیپرالاستیک کلاس خاصی از مواد هستند که تمایل به انعطاف پذیری در هنگام برخورد با گونه های بسیار بزرگ دارند. آنها رفتارهای غیر خطی و همچنین تغییرات شکل بزرگ را نشان می دهند. ویژگی های خاص مواد هایپر الاستیک عبارتند از:
می توانند تغییرات انعطاف پذیری بزرگی را در حدود 100 تا 700٪ انجام دهند که به طور کامل قابل بازیابی است؛ بدین ترتیب هنگامی که بار برداشته می شود، شکل اولیه خود را باز می یابند.
تقریباً غیر قابل تراکم هستند. این بدان معنی است که هنگامی که آنها تحت بارهای عظیمی قرار می گیرند، شکل آنها تغییر می کند اما حجم کلی تقریباً ثابت است.
رابطه تنش- کرنش غیر خطی از خود نشان می دهد.
پس از اعمال تنش، مواد نرمتری می شوند و سپس دوباره در اعمال فشار سفت می شوند. در حالی که تحت فشرده سازی پاسخ کاملاً سفت و سخت دارند.
تمام پلیمرها تمایل به نشان دادن رفتارهای هایپرالاستیک از خود دارند مانند الاستومر ها، لاستیک ها، اسفنج ها و سایر مواد نرم انعطاف پذیر دارند. مواد هایپرالاستیک بیشتر در جاهایی مورد استفاده قرار می گیرند که انعطاف پذیری بالا در طول زمان در بارهای بزرگ مورد نیاز است. نمونه های استفاده از این مواد در پد الاستومری، مهر و موم درب خودرو، لاستیک اتومبیل و ساخت بافتهای زیستی می باشد. در تجزیه و تحلیل های عددی، نظریه ی هایپرالاستیک برای نشان دادن پاسخ غیر خطی مواد در کرنش های بزرگ استفاده می شود. هایپر الاستیسیته به دلیل سهولت استفاده در مدل های عناصر محدود محبوبیت بالایی دارد. به طور معمول، داده های منحنی تنش-کرنش از آزمایش های تجربی برای پیدا کردن ثابت های مدل های نظری به تناسب پاسخ مواد استفاده می شود.