Superposición tiempo temperatura

El principio de superposición de tiempo temperatura es un concepto en la física de polímeros y en la física de los líquidos formadores de vidrio.​​​​ Este principio de superposición se utiliza para determinar las propiedades mecánicas dependientes de la temperatura de materiales viscoelásticos lineales a partir de propiedades conocidas a una temperatura de referencia. Los módulos elásticos de los polímeros amorfos típicos aumentan con la velocidad de carga, pero disminuyen cuando aumenta la temperatura.​ Las curvas del módulo instantáneo en función del tiempo no cambian de forma a medida que cambia la temperatura, sino que solo parecen desplazarse hacia la izquierda o hacia la derecha. Esto implica que una curva maestra a una temperatura determinada puede usarse como referencia para predecir curvas a varias temperaturas aplicando una operación de cambio. El principio de superposición tiempo temperatura de la viscoelasticidad lineal se basa en la observación anterior.​ La aplicación del principio generalmente implica los siguientes pasos: * determinación experimental de curvas dependientes de la frecuencia de propiedades mecánicas viscoelásticas isotérmicas a varias temperaturas y para un pequeño rango de frecuencias. * cálculo de un factor de traducción para correlacionar estas propiedades para el rango de temperatura y frecuencia * determinación experimental de una curva maestra que muestra el efecto de la frecuencia para una amplia gama de frecuencias. * aplicación del factor de traslación para determinar los módulos dependientes de la temperatura en todo el rango de frecuencias en la curva maestra. El factor de traducción a menudo se calcula utilizando una relación empírica establecida por primera vez por Malcolm L. Williams, Robert F. Landel y John D. Ferry (también llamado modelo de Williams-Landel-Ferry o WLF). También se utiliza un modelo alternativo sugerido por Arrhenius. El modelo WLF está relacionado con el movimiento macroscópico del material a granel, mientras que el modelo de Arrhenius considera el movimiento local de las cadenas de polímero. Algunos materiales, los polímeros en particular, muestran una fuerte dependencia de las propiedades viscoelásticas con la temperatura a la que se miden. Si se traza el módulo elástico de un polímero reticulado no cristalizante frente a la temperatura a la que lo midió, se obtiene una curva que se puede dividir en distintas regiones de comportamiento físico. A temperaturas muy bajas, el polímero se comporta como un vidrio y exhibe un módulo alto. A medida que aumenta la temperatura, el polímero experimenta una transición de un estado "vítreo" duro a un estado "gomoso" blando en el que el módulo puede ser varios órdenes de magnitud más bajo que en el estado vítreo. La transición del comportamiento vítreo al gomoso es continua y la zona de transición a menudo se denomina zona coriácea. La temperatura de inicio de la zona de transición, que pasa de vidriosa a gomosa, se conoce como temperatura de transición vítrea, o Tg. En la década de 1940, Andrews y Tobolsky ​ demostraron que existía una relación simple entre la temperatura y el tiempo para la respuesta mecánica de un polímero. Las mediciones de módulo se realizan estirando o comprimiendo una muestra a una velocidad de deformación prescrita. Para los polímeros, cambiar la velocidad de deformación provocará que la curva descrita anteriormente se desplace a lo largo del eje de temperatura. El aumento de la tasa de deformación desplazará la curva a temperaturas más altas, de modo que la transición de un estado vítreo a uno gomoso ocurrirá a temperaturas más altas. Se ha demostrado experimentalmente que el módulo elástico (E) de un polímero está influido por la carga y el tiempo de respuesta. La superposición tiempo temperatura implica que la función de tiempo de respuesta del módulo elástico a una determinada temperatura se asemeja a la forma de las mismas funciones de temperaturas adyacentes. Curvas de E vs. log (tiempo de respuesta) a una temperatura puede cambiarse para superponerse con curvas adyacentes, siempre que los conjuntos de datos no sufran efectos de envejecimiento ​ durante el tiempo de prueba.