実験：伸張過程においてゴム内部に発生するボイドを4D-CT法にて観察した。測定はSPring-8 BL20XUにて実施した。X線エネルギーは20keVとした。視野サイズは2.2mmx0.5mmで、得られた画像のピクセルサイズは1.1µm/pixelであった。X線照射時間は4msec/projection、投影数は900とした。ゴムを伸張させながら回転可能なCT回転装置は神津精機(株)にて製作したものを用いた。本CT回転装置にはロードセルが設置されており、伸張時の荷重を測定することが可能である。ゴム試料は、ポリイソプレン、シリカ、硫黄、加硫促進剤からなる架橋ゴムであり、直径5mm、高さ0.25mmの円柱状のものを用いた。ゴム伸張速度は0.05µm/secとし、試料の高さ方向に伸張させた。CT撮影は、ゴムを伸張させながら実施した。伸張時の応力𝜎およびひずみ𝜆は、式(1)および(2)によりそれぞれ計算した。
 𝜎=F/S[0]・・・(1)
 𝜆=(l-l[0])/l[0]・・・(2)
 ここで、Fは荷重、S[0]は未伸張時のゴム試料の断面積、lは伸張後のゴム試料の高さ、l[0]は未伸張時のゴム試料の高さである。

カテゴリ: 物理
質問: 伸張後のゴム試料の高さをl=3.6mm、未伸張時のゴム試料の高さをl[0]=3.0mmとしたとき、ひずみ𝜆はいくつですか。
回答: 式(2)にl=3.6mm、l[0]=3.0mmを代入して、𝜆=(3.6-3.0)/3.0=0.2より、ひずみ𝜆は0.2です。

カテゴリ: 物理
質問: ゴム試料の体積は、円周率πを用いて、何mm^3ですか(小数点第二位で四捨五入)。
回答: ゴム試料は、直径5mm、高さ0.25mmの円柱状のものを用いたので、π2.5^2×0.25=1.5625π≒1.56πより、ゴム試料の体積は1.56πmm^3です。