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閾値量 限界
発がん性物質の場合、発がん性物質には安全な用量が設定できない事から、理論的にはNOAELおよびLOAELは存在しない。一般的に線形閾値なしモデルは、放射線によるがん発生の確率を示すために使用され、確率的に健康への影響が現れ始める特定の閾値はない。がん以外のアウトカムにのみ、その量を下回る事で負の生物学的影響が生じない安全域の存在を推定する事が可能である。
ほとんどの用量反応モデルは、倫理的懸念から動物実験の結果に基づくことから、結果はヒト集団の結果と一致しない可能性があり、年齢、体重、性別、健康状態などに関しても、人々の間には個人差が生じる。従って閾値量は、一般的な集団が対象物質を特定の用量暴露した場合に予想される結果を評価するための基準としてのみ機能する。一方で、免疫不全患者、妊婦、幼児などの特殊な集団では大きな逸脱が生じる恐れがある。
閾値量 限界
調査対象の薬物または有毒物質は一度に投与されることから、閾値量は急性毒性の尺度にすぎない。たいていの場合、長期投与による影響は不明である。また閾値量は観察された最小の応答であり、その精度は観察に用いる機器の性能に大きく依存する。そのため、微小な応答を観察するために、さらなる測定機器の改良が必要になる場合がある。さらに閾値量は最小限の検出可能な反応に必要な量を示しているだけであり、閾値量未満であっても健康への影響がまったく存在しないと解釈するべきではない。
閾値量 他の暴露物質による影響に関する指標
物質の半数致死量 (Lethal Dose、LD50) は、試験対象集団の50%が死に至る用量として定義される。これは毒性学研究における重要なパラメーターであり、特定の物質の急性毒性を示す。 LD50は通常、体重単位あたりのミリグラム単位で投与される化学物質の重量 (mg/kg) で表され、環境毒素の議論では、有毒物質の直接投与の代わりに同様の指標である半数致死濃度 (Lethal Concentration, LC50) が用いられる場合がある。 LC50 は、実験期間中に試験対象集団の半数を死亡させる空気中の物質の濃度である。
半数効果濃度 (efective concentration、EC50) は、薬物が発揮できる最大の生物学的効果の50%に達するのに必要な薬物の濃度である。これは薬物の効力を反映しており、mol/L などのモル単位で表される。EC50はその受容体に対する薬物の親和性、ならびに受容体の占有率を伝える薬物の有効性と生物学的反応を引き起こす薬物の能力に大きく依存する。EC50 は、アゴニスト濃度とリガンド結合の関係を示す関数であるヒルの方程式に組み込まれている。 EC50は、方程式の変曲点として数学的に算出可能である。
ライアン・リッチマン
ライアン・リッチマン（Ryan Richman、1989年6月16日 - ）は、アメリカ合衆国のバスケットボール指導者。コネチカット州出身。
ライアン・リッチマン 略歴
メリーランド大学卒業後、2013年にNBAのワシントン・ウィザーズのビデオコーディネーターに就任。2016年より同チームのアシスタントコーチ。2019年よりウィザーズ傘下のGリーグチームのキャピタルシティ・ゴーゴーのヘッドコーチに就任。1シーズン務めた後、2020年よりウィザーズのアシスタントコーチに復帰。
2023年よりBリーグのシーホース三河のHCに就任。前身となるアイシン時代を含めて28年間三河を指揮してきた鈴木貴美一前ヘッドコーチから引き継ぐ事について「鈴木コーチは28年間もチームを率いた伝説とも呼べる存在であり、その後を引き継ぐ事を光栄に感じている」とコメントしている。
2023年世界陸上競技選手権大会・男子三段跳
第19回世界陸上競技選手権大会・男子三段跳は、ハンガリーのブダペストにあるナショナル・アスレチックス・センターにて、2023年8月19日に予選、8月21日に決勝が行われた。
2023年世界陸上競技選手権大会・男子三段跳 結果
17.15以上 (Q) もしくは 上位12名 (q) が 決勝へ進む。
チャンス・パードモ
チャンス・パードモ（Chance Perdomo、1996年10月19日 - 2024年3月29日）は、アメリカ合衆国生まれ、イギリス育ちの俳優。
チャンス・パードモ 経歴
1996年10月19日カリフォルニア州ロサンゼルス生まれ。 そして幼少期に母親とともにイングランドのハンプシャーー州サウサンプトンに移住した。 彼はイギリスとアメリカの両方の市民権を持っている。
サウサンプトンのレッドブリッジ・コミュニティ・スクールに通った後、ウィンチェスターのピーター・シモンズ大学に進学。
卒業後は法律を学ぶつもりだったが、代わりに演技を続けることを決意し、靴屋や映画館で働いて稼いだお金でロンドンに移住し、国立青少年劇場に入り、演劇学校で訓練を受けた。
2024年3月29日にオートバイ事故で死去。27歳没。出演中だったらGen Vでは代役が立てられず、死亡扱いとなった。
ベアトリクス・ド・クルトネー
ベアトリクス・ド・クルトネー（フランス語：Béatrix de Courtenay, ? - 1245年以降）は、名目上のエデッサ女伯。ヘンネベルク伯オットー・フォン・ボーテンラウベンの妃。
ベアトリクス・ド・クルトネー 生涯
ベアトリクスはアニェス・ド・ミリーとエデッサ伯ジョスラン3世の長女である。父ジョスラン3世はシャステル・ヌフとトロンをドイツ騎士団に売却した。ベアトリクスの名はジョスラン3世の母親にちなんで名付けられた。
ベアトリクスは最初にウィリアム・ド・ヴァランス（ユーグ8世・ド・リュジニャンの息子）と婚約した。1208年までにベアトリクスはヘンネベルク伯オットーと結婚し、息子オットーとハインリヒを産んだ。
1220年、ベアトリクスとその夫オットーは、ガリラヤの領地をドイツ騎士団に売却した。
オットーとベアトリクスは1231年にフラウエンロートにシトー会修道院を創建し、2人は同修道院に埋葬された。
伊奈啓一郎
伊奈 啓一郎（いな けいいちろう、1949年3月24日 - ）は、日本の実業家。INAX創業家出身で、LIXILグループ取締役などを務めた。
伊奈啓一郎 経歴
1972年、東京工業大学（現在の東京科学大学）工学部機械工学科を卒業した。同大学大学院を経て、1974年に伊奈製陶（INAXの前身）へ入社した。1998年、INAX取締役に就任した。2001年、INAXトステム・ホールディングス取締役に就任した。2006年にLIXILグループの前身である住生活グループ取締役に就任した。2017年からLIXILグループ取締役を務め、伊奈輝三を説得し瀬戸欣哉の後ろ盾となり、伊奈家や株式の寄贈を受けた常滑市らとともに、潮田洋一郎CEO解任のための臨時株主総会開催の請求を行った。2020年に退任した。常滑市陶業陶芸振興事業基金運営委員会会長なども務めた。
三ノ公川トガサワラ原始林
三ノ公川トガサワラ原始林（さんのうこうがわトガサワラげんしりん）は、奈良県吉野郡川上村神之谷にある国の天然記念物に指定されたトガサワラの原始林である。
トガサワラ（栂椹、学名：Pseudotsuga japonica）は、マツ科トガサワラ属の日本固有種の常緑針葉樹で、全世界に4種あるトガサワラ属の中で最も分布域が狭く、日本の紀伊半島と四国南東部の一部地域にのみ分布が限られている。このうち奈良県と三重県にまたがる台高山脈から大台ヶ原山へかけた山岳地帯はトガサワラの自生個体が多い地域で、本記事で解説する三之公川の自生地は、鬱蒼とした原始林の残る急峻な山腹斜面に生育良好なトガサワラが多数点在しており、希少種として学術的な価値が高いことに加え、その保全の必要があることから、1929年（昭和4年）12月17日に国の天然記念物に指定された。
指定範囲の面積は10ヘクタールであり、所有者は川上村村内で古くから林業を営む川喜田林業である。また、文化庁が認定した日本の文化遺産保護制度の、日本遺産「〜美林連なる造林発祥の地"吉野"〜」の構成文化財のひとつにも登録されている。
三ノ公川トガサワラ原始林 解説
三ノ公川トガサワラ原始林のある吉野郡川上村は、奈良県南東部を占める山岳地帯にあり、古くから吉野林業で知られる林業で栄えた紀の川（吉野川）源流域の広大な森林が広がっている。国の天然記念物に指定されたトガサワラの原始林は川上村の中でも奥深い吉野川の最上流部に所在しており、大迫ダムから入之波（）温泉を経て、吉野川支流の北股川の深い峡谷をさらに遡ると、左岸側（東側）から流れ込む三之公川との合流点に辿り着く。三之公川は三重県との県境を成す台高山脈から奈良県側に流れ下る渓谷で、北股川と三之公川に挟まれた険しい尾根上にトガサワラの原始林が残されている。
三ノ公川トガサワラ原始林 解説
トガサワラは樹木学者の白沢保美が、帝国大学農科大学林学科を卒業する前年の1893年（明治26年）7月、紀伊半島東岸の尾鷲から紀伊山地を北西側へ横断する形で今日の川上村大滝地区へ通り抜けた際に、尾鷲の土井八郎兵衛が所有する山林内で発見したもので、白沢は研究の末にこれをツガ属の新種と認定し、1895年（明治28年）発行の『植物学雑誌第九巻』に（学名：Tsuga japonica Shirasawa）として詳細を発表した。トガサワラという和名は現地で白沢が聞いた北牟婁郡での本樹種の方言名であるという。その後、白沢自身により現在のトガサワラ属へ属籍が変更され、Pseudotsuga japonica Beisenとして1900年（明治33年）に農商務省山林局発行の『日本森林樹木図譜』に収載された。
三ノ公川トガサワラ原始林 解説
本記事で解説する三ノ公川トガサワラ原始林が国の天然記念物に指定された経緯は、植物学者の本田正次による現地調査とその報告によるものである。本田は内務省天然紀念物調査臨時嘱託として、1928年（昭和3年）8月11日と12日の2日間を掛けて現地調査を行っている。昭和初期当時の吉野川上流部は交通事情が悪く、本田は吉野鉄道大和上市駅（現、近畿日本鉄道吉野線の同駅）から、用意された乗用車に乗車し2時間をかけて入之波温泉へ到着、そこからさらに約2里（約8キロメートル）を歩いて北股川と三之公川の合流地点まで達している。
三ノ公川トガサワラ原始林 解説
現地調査には奈良県史蹟名勝天然紀念物調査員の岡本勇治が同行し、北股川と三之公川に挟まれた急峻な斜面に、トガサワラが密生して自生することを確認し、複数の個体に対して幹囲の測定を行った。それによれば平均1.6メートルの幹囲のものが主体で、試しに幹囲1メートルの個体の年輪を調べると、樹齢は約250年であった。本田らは三之公川を遡った右岸の通称カラ谷という小さな沢筋西側の急峻な大尾根を登り調査を続け、標高670メートル前後にトガサワラが最も多く生育し幹囲も2メートル超の太さとなり、標高720メートル付近には幹囲2.7メートルに達するものがあって、おそらく当地で最大のものであろうと本田は指摘している。一方で、さらに上方の標高約900メートル超の高い場所になるとトガサワラの自生は見られなくなった。
これらの調査により、この一帯のトガサワラの自生が集中する範囲は、東側を前述の大尾根、西側を三ノ公川と北股川との間の尾根とに挟まれ、南側の麓は三之公川の峡谷、北側（最上部）は前述した2つの尾根の交合点の標高890メートルを囲んだ内側であり、この直角三角形形状の範囲を天然記念物に指定するよう『天然紀念物調査報告 植物之部 第八輯』へ本田は報告し、保存の要件として区域内の植物類全ての採取を禁じ、人工物の設置、失火による山火事の警戒などを留意することが付け加えられた。こうして当地のトガサワラの自生地は三ノ公川トガサワラ原始林の名称で1929年（昭和4年）12月17日に国の天然記念物に指定された。1989年（平成元年）3月に発行された『川上村史 通史編』や1995年（平成7年）発行の『日本の天然記念物』（講談社）によれば、指定範囲は標高450メートルから730メートルの間の21.67ヘクタールであるが、国土交通省の自然環境資源保全活用型地域活性化モデルでの指定面積は10ヘクタールである。
トガサワラの個体数が最も多いのは、三ノ公川の指定地から南東方向へ約5.5キロメートルのところにある、同じ川上村内の三十三荷（さんじゅうさんが）と呼ばれる大台ケ原山北面の山腹である。三十三荷は吉野川最上流部の本沢川の筏場から大台ケ原山への登山道に沿った場所で、トガサワラの巨樹が多く見られるが、周辺は植林が進んでいるためトガサワラの天然更新には不適となっている。三ノ公川トガサワラ原始林の個体は三十三荷と比較すると、幹が細く胸の高さでの幹径の平均値は36センチメートルである。また、厳密な意味での純林ではなく、植生学的にはトガサワラを伴うツガ林である。一般的にトガサワラは日当たりのよい場所を好む陽樹であり、指定地内での極相における樹高の高い個体が枯死した倒木の跡地が、トガサワラの後継樹にとって格好の生育環境となっており、当地の急峻な地形と露岩や急崖が多いことも、トガサワラの天然更新に適した要因となっている。
三ノ公川トガサワラ原始林 交通アクセス
所在地
交通
ここでは入之波温泉山鳩湯への公共交通機関を示す。指定地のトガサワラ原始林は入之波温泉より約8キロメートル。
近畿日本鉄道大和八木駅または大和上市駅から、路線バスで道の駅杉の湯 川上下車乗り換え 入之波行き終点下車。
最寄りの自動車専用道路出入口。
西名阪自動車道郡山インターチェンジ (奈良県)から車で約1時間30分（約65km）
南阪奈道路葛城インターチェンジから車で約1時間20分（約58km）
重合体の特性
重合体の特性（じゅうごうたいのとくせい）は、重合体 (高分子とも)の物理的・科学的な性質である。こうした特性は、ポリマーの強度、不浸透性、熱安定性、光学的特性など、材料の望ましい特性に関連付けられ、通常はポリマー材料の性能を向上させる目的で特性が評価される。
重合体の特性 分子間力
ポリマーを構成する高分子鎖の間に働く引力は、ポリマーの性質の大部分を決定づけている。高分子鎖は大変長いので、鎖間に働く力は典型的な分子と比べてはるかに超えて増幅されている。長い分子鎖はほとんど非結晶状態になっている（ランダムに配向している）。ポリマーは絡まったスパゲッティーのような有様で、あるスパゲッティーを引っ張ると、他の鎖は一層絡まり具合がひどくなる。この様な強い力は強い張力と高い融点といった一般的性質に現れている。
ポリマーの分子間力はモノマー単位の分極で決定される。アミド結合を持つポリマーは隣接した鎖の間で水素結合を形成する。鎖の N−H 基上の正電荷の水素原子が、他の鎖の C=O 基の酸素原子に強く吸引される。これらの強固な水素結合は、例えばケブラーの高い張力と高融点に現れている。
重合体の特性 分子間力
ポリエステルでは、C=O 基の酸素間や H–C 基の水素間に双極子間結合が生じる。双極子結合は水素結合ほどは強くなく、ポリエチレンテレフタラート（PET）の融点と強度はケブラーより低いが、ポリエステルは柔軟性が高い。しかし、PET は永久双極子を持たない。ポリエチレン鎖の間の吸引力はファンデルワールス力に起因する。
分子は周囲に負電荷の電子雲をまとっている。2つの鎖が近づくと、それぞれの電子雲は反発する。このことはポリマー鎖の片側の電子密度を低下させる効果があり、そちら側はわずかに正に分極する。この電荷は次のポリマー鎖を実際に引き付けるのに十分である。ファンデルワールス力は非常に弱く、それゆえ、ポリエチレンは低い温度で融解する。
重合体の特性 熱力学的特性
一般にポリマーにおいて結晶性領域の融点は低分子物質よりも高く、また非結晶性の領域にガラス転移点と呼ばれる擬似相転移温度を示す。特に主鎖に芳香環などが入った分子において、分子間の相互作用が強く融点とガラス転移点が高くなる。
重合体の特性 熱力学的特性
ポリマーは低分子物質と同様に、固体から液体へと相転移する温度、融点を有する。ポリエチレンテレフタレート(PET)の温度を室温から融点まで増加させたとき、熱流束（示差走査熱量測定、DSCの測定値）とエンタルピーの測定によりガラス転移と再結晶化を観測することができる。ガラス状態での昇温過程においてエンタルピー増加の勾配はガラス状態での熱容量に比例する。ガラス転移点と呼ばれる温度になると、高分子の分子運動が増加してPETはガラス状態から過冷却液体状態に変化する。この変化をガラス転移という。ガラス転移においてPETは急激に吸熱し、熱流束は極小のピークを示す。過冷却液体状態では熱容量は液体状態でのそれとなる。これに伴い、エンタルピー増加の勾配は大きくなる。更に昇温を続けると、ある温度でポリマーは結晶化する。PETは発熱し、熱流束は極大のピークを示す。結晶化温度ではエンタルピーは急激に減少し、その後の昇温で再び直線的に増加する。エンタルピー増加の勾配は結晶状態でのものとなる。結晶化温度から融点までのエンタルピーの温度依存性関数は、結晶状態のエンタルピーの温度依存性を表す直線上にある。温度が融点に達するとPETは融解する。融点以上の温度でのエンタルピーは結晶状態での増加直線から液体状態での増加直線上へと移動する。融点ではPETは吸熱し、熱流束は極小を示す。
重合体の特性 熱力学的特性
ポリマーにおいて、融解と同時に起こる吸熱反応が生じる温度範囲、DSCにより得られる融点ピークは低分子物質と比べて広い。これは、結晶状態のポリマーは様々な大きさのラメラ構造の集合体であることが原因である。ラメラ構造の融点 Tm はその厚さ l に依存するため、ポリマー中の各ラメラ構造の融点は異なる。このため、ガラス転移点以上でのポリマー結晶はそのラメラ厚分布によって融点が異なる。Tm は次のギブス・トムソン式で表す。
ここで、Tm0 は無限大の結晶の融点(平衡融点)、ΔHf は無限大の結晶の融解熱、σe はラメラ結晶の折り畳み面の表面自由エネルギーである。
ラメラ厚は過冷却度(結晶化温度と融点の差)の減少に伴い増大するため、融点直下で結晶化させると、理論上、融点が Tm0 の理想結晶が得られる。しかし、実際は結晶の成長速度も著しく遅くなるため、少なくとも常圧下ではそのような理想結晶は得られない。
重合体の特性 熱力学的特性
ガラス状態からの昇温速度は結晶化温度と、得られる結晶のラメラ厚を変化させる。過冷却液体状態の温度では成長速度の違いはあるが結晶化は起こる。したがって、融点以上の液体状態から、ガラス転移点以上かつ融点以下の温度に急冷し、その温度を維持し続けることにより、結晶化温度に応じたラメラ厚を有するポリマー結晶を得られる。このようなポリマー結晶の融点をラメラ厚の関数として求めると平衡融点を算出することができる。
ポリテトラフルオロエチレンなど、高分子鎖の形態が変化しにくいものの融点は、ポリエチレンなどの屈曲性ポリマーと比較して高い。ナイロンでは水素結合による同一分子鎖内と分子鎖間の架橋が存在するため、高い融点を持つ。
ガラス転移点未満かつ近傍の温度でポリマーが熱処理されると、ガラス状態での熱量は低下する。この緩和現象は体積の急激な減少（体積緩和）、あるいはエンタルピーの急激な減少（エンタルピー緩和、enthalpy relaxation）として観察される。このとき、ポリマーの力学的特性は影響を受け、この影響は物理エージング（physical aging）という。
重合体の特性 熱力学的特性
エンタルピー緩和は、DSCによる熱流束の測定では減少ピークとして観測される。例えば、ポリメタクリル酸メチルを高温から 10 °C/min の速度で冷却してガラス状態にし、ガラス転移点以下の 100 °C で6時間熱処理してから室温に戻すと、115 °C を中心に熱流束の極小ピークが観察される。高温から 10 °C/min の速度で室温にしただけの試料では 110 °C あたりで緩やかな段差状の減少傾向を示し、極小ピークは観測されない。
エンタルピー緩和はガラス状態のポリマーが過剰なエンタルピー量を有するために起こる。エネルギー的に最安定であるのはガラス状態ではなく結晶化状態であり、熱処理はガラス状態をより安定なガラス状態へと変換する。また、熱処理をせずとも緩和は非常にゆっくりと常に進行している。より緩和の進行度が高いほど同温度でエンタルピーは低くなり、完全な結晶でのエンタルピー値に近づく。昇温速度や熱履歴などの要素のために、過剰エンタルピー量は同一温度の同一試料であっても異なる。エンタルピー緩和のこの性質は非対称性と呼ばれる。
重合体の特性 熱力学的特性
エンタルピー緩和の実体は高分子主鎖の内部回転運動の励起である。加熱により高分子の内部回転運動が促進され、高分子中の短い局所が安定なコンフォメーションとなる。これにより、高分子の力学特性やポリマー中の低分子物質の拡散定数は変化する。例えば非晶性のポリエーテルイミドではエンタルピー緩和と粘弾性緩和の緩和時間の間に正の相関がある。
エンジニアリングプラスチック(エンプラ)は汎用樹脂よりもエンタルピー緩和が起こりやすい。エンプラにおいて内部回転運動が起こりやすいことが、ガラス状態におけるエンプラの機械的特性を高いものにする要因であると考えられている。ポリマーは内部回転により、衝撃のような急速な応力を含めて外部応力に素早く応答できるため、耐衝撃性などのガラス状態での機械的特性が高いと考えられている。非晶性汎用樹脂のポリスチレンやポリメタクリル酸メチルは衝撃性に乏しいのに対して、非晶性エンプラのポリスルホンやポリエーテルイミドではガラス転移点が高いにもかかわらずガラス状態で機械的特性が優れている。
エンプラのガラス状態と過冷却液体状態における熱容量はガラス転移点とエンタルピー緩和時間に相関する。
重合体の特性 熱力学的特性
ポリマーの緩和エンタルピー量と、ガラス状態での各温度における過剰エンタルピー量はDSCでの熱容量Cpの測定により求めることができる。この試験では、一定の昇温速度でガラス転移領域におけるCpの変化曲線を引く。曲線の傾きとガラス状態でのベースラインとの交点をTgi、過冷却状態でのベースラインとの交点をTgf、ガラス転移点におけるCpジャンプ（）が1/2となる温度をTgmとする。次に、熱履歴を消去するためにの温度で5分間保持してから、任意の熱処理温度Taに急冷し所定時間熱処理する。熱処理後に室温に戻し、同条件で昇温と熱処理後熱容量測定を行う。緩和エンタルピー量は次式で表される。
ここで、は熱処理前の試料の熱容量である。
各熱処理温度での過剰エンタルピー量は次式で表される。
ここで、τはエンタルピー緩和時間、βは非指数関数的パラメーター()である。下式はKohlrausch-Williams-Watts(KWW)の緩和関数によって導かれる。
重合体の特性 熱力学的特性
融点以上では高分子鎖の熱運動の激化によりレプテーション運動を含め、様々な種類の運動が励起される。高分子鎖はランダムなコンフォメーションを取り、その形態を動的に変化させている。ここからガラス転移点以下に急冷すると、高分子鎖がランダムなコンフォメーションのままで分子運動が凍結することがある。この状態をガラス状態といい、ガラス状態と液体状態の間の状態変化をガラス転移という。ポリマーのガラス転移点は冷却速度によって変化する。
融点からのポリマーの冷却過程において、大きなスケールの運動から凍結される。融点以下の過冷却液体状態では結晶のほうがエネルギー的に安定であるため、多くのポリマーでは結晶化が起こる。しかし、急冷などの特定の冷却条件では、あるいはアタクチックポリマーなど結晶になれない構造のポリマーでは過冷却液体状態においても結晶化しない。結晶化はしないが、高分子の部分鎖によるセグメント運動は緩慢となる。ガラス転移点に近づくほどに、セグメント運動を特徴づける時間は異常に増大する。ガラス転移点ではマクロな時間スケールに到達する。通常の観測時間内では構造は停止しており、液体状態のランダムな構造を保ったまま、運動性がない(十分に低い)状態が現れる。
重合体の特性 熱力学的特性
以上のように、ガラス転移とはセグメント運動の凍結あるいは励起に起因する。したがって、ガラス転移は厳密には相転移ではない。ガラス転移を二次相転移での臨界現象として理解する考えもある。根拠は、ガラス転移点では熱容量の特徴的な変化が観測され、その様子が二次相転移で見られる熱容量変化と類似するためである。
セグメント運動を特徴づける時間 τ の異常な増大は自由体積理論では以下のように理解されている。ポリマー中に、高分子間の空隙として自由体積を考え、その分率を f とする。自由体積分率 f(T) は温度の一次関数として次のように表される。
ここで、Tr をガラス転移点、α を熱膨張係数とする。粘度 η は η = η0 e1/f の式に従うので、高温側からガラス転移点に近づき自由体積が減少すると粘度は著しく大きくなる。その結果、τ も異常な増大を示す。ガラス転移温度となると f(T) = f(Tr) となり、これに対応する時間スケールは十分にマクロになり、ポリマーの分子運動は凍結される。
ポリマーのガラス転移はセグメント運動に起因するため、高分子鎖全体の長さには依存しないと考えられている。一方、高分子鎖末端はセグメント運動に影響を与える。その結果、分子量が十分に大きい場合、ガラス転移点は分子量に依存せず一定値を取る。分子量が小さい場合は、小さいほどガラス転移点も小さい。アタクチックポリスチレンの場合、重合度Nに対して
に従う。ここで、C = 1.1×103 K, Tg0 = 373 K である。
ポリマーは大きな内部自由度を持つため、安定な固相状態を複数持つ場合がある。殆どの場合、固相から固相への相転移は一次相転移であり、温度変化による二つの固相間のギブス自由エネルギーにおける大小関係の逆転が相転移を引き起こす。逆転の際に熱流束の減少／増加ピークは生じるため、相転移をDSCにより観測することができる。
n-アルカンはポリマーの固相転移のモデル系である。n-アルカンの分子鎖の対称性は1分子当たりの炭素数によって異なる。炭素数が奇数の場合は斜方晶型（A相）、偶数の場合は単斜晶型が室温での安定な結晶構造である。A相では高分子鎖は平面ジグザグ構造をとり、斜方晶型の格子上に配列する。B層では分子軸周りの180度のジャンプ運動が励起され、分子鎖の方位に関する長距離秩序は失われる。C層になると、分子鎖方向の並進運動が励起され、平均の結晶型が斜方晶型でなくなる。更に、炭素数が9-35の範囲では融点直下に、回転相（D相）と呼ばれる固相が存在する。D相では分子軸周りの回転運動が励起され、平面ジグザグ構造は維持されなくなる。分子軸周りの対称性のため、D相では六方晶的な構造を取る。D相は分子鎖の乱れを大いに含んでいる。このため、D相は結晶よりも液晶に近いとみなされており、D相への転移を前駆融解と解釈する考えもある。以上のように、n-アルカンは最大で四つの固相を持つ。n-アルカンを室温から昇温すると、分子鎖の様々な運動が徐々に励起されることに応じて、A→B→C→Dの順に固相転移が生じる。
ポリエチレンでは、n-アルカンのD相に相当する状態は常圧下で観測されない。しかし、高温高圧の融点直下で、常圧相の斜方晶(A相)から高圧相の六方晶(D相)へ相転移する。分子鎖構造の乱れが熱により励起されることが相転移に関わっていると考えられている。ポリエチレンの高圧相は非常に乱れており、n-アルカンの回転相と同様に結晶相よりも液晶相に近い。このように、低温相からの昇温過程において、六方晶のような対称性の高い高温相へ転移することはポリマー結晶では一般的である。
ナイロン66の結晶において、ブリル転移という特徴的な固相転移が起こる。ブリル転移とは、三斜晶または単斜晶の低温相からの、三斜晶の構造を持つ高温相(疑六方晶)への転移である。結晶の秩序度が高い場合ではブリル転移は一次相転移であるが、乱れを多く含む場合には連続的な構造変化として観測される。また、乱れを多く含みほぼ大気圧下で 192 °C に臨界点を持つナイロン66結晶ではブリル転移は二次相転移である。ナイロン以外に二次相転移を起こす可能性があるポリマーとして、ビニリデン/三フッ化エチレン共重合体結晶がある。
重合体の特性 力学的特性
ポリマーの最大の特徴は、典型的な粘弾性体であることである。高分子濃厚溶液とポリマー溶融体（高分子濃厚系）はチキソトロピー流体であり、粘度は一定ではない。剪断ひずみ速度が大きくなると粘度は小さくなり流動性は大きくなる。これは、低分子濃厚系はニュートン流体であって粘度は一定であることと対照的である。チキソトロピー性はポリマーの成型加工および、塗料や食品などの工業用品の性能に大きな影響を与える。
ポリマーの力学的特性に影響を与える、高分子の構造に起因する因子として次が挙げられる。
また、外的な環境因子として次が挙げられる。
高分子の物性的な差によって屈曲性高分子、剛直性（棒状）高分子、半屈曲性高分子、塊（球）状高分子という分類ができる。
重合体の特性 力学的特性
一般に、引張弾性率 E はポリマーの温度に依存し、σ は温度 T とともに減少する。この減少を粘弾性緩和（英: viscoelastic relaxation、あるいは単に緩和）という。温度増加に伴うEの変化過程にはガラス状領域（glassy state）、転移領域（leathery state）、ゴム状平坦領域（rubbery plateau）、流動領域の4つの段階がある。転移領域では E は1～数GPaと大きく変化しない。転移領域になると E は数MPaまで急激に減少する。ガラス状領域から転移領域への変化をガラス転移 (glass transition) といい、これが起こる温度をガラス転移点 (Tg) という。転移領域ではポリマーは皮革状 (leathery) である。ゴム状平坦領域では E は数MPaで一定となり温度に依存せず、ポリマーはゴム状となる。分子量が大きいポリマー、結晶性ポリマー、架橋ポリマーではこの領域が長くなり、より高い温度まで続く。流動領域では温度増加に伴い E は急激に減少し、ポリマーは高粘度の流動性を示す。
重合体の特性 力学的特性
粘弾性緩和の原因は各温度で高分子鎖の分子運動 (molecular motion) が異なるためである。ガラス状領域では高分子のミクロブラウン運動は凍結している。ガラス転移時には、凍結されていた分子運動は局所的に開放され、セグメントのミクロブラウン運動が始まる。流動領域では高分子の絡み合いがほぐれ始め、分子鎖の運動が激しく起こる。分子鎖間の相対位置を変化させるマクロブラウン運動が起こり始め、ポリマーは流動性となる。
ガラス領域と転移領域における粘弾性の挙動は、分子量がある臨界値より大きければ分子量と分子量分布に依存しない。転移領域における速い緩和は、分子全体ではなく分子の一部分の運動に関連しているためである。一方、ゴム状平坦領域と流動領域における挙動は分子量と分子量分布の影響を受ける。分子量が低い非晶性ポリマーでは、転移領域から流動領域への遷移が急激である。架橋ポリマーではゴム弾性により弾性率は温度の増加で僅かに増加するが、架橋の熱分解が起こるまで架橋ポリマーは流動しない。熱分解まで弾性率の低下は観測されない。この分子量・分子量分布依存性は、転移領域から流動領域への遅い緩和が分子全体の運動に依存していることによる。
重合体の特性 力学的特性
ポリマーの粘弾性は時間にも依存する。温度をガラス転移点（結晶性高分子の場合には融点)以上で一定にして段階的な剪断ひずみγを加えると、剪断応力 σ が時間 t とともに減少する。この減少もまた粘弾性緩和の典型例である。剪断ひずみが小さければ、ひずみに依存しない剪断緩和弾性率 (shear relaxation modulus, G(t))で粘弾性緩和を図示することができる。
高分子か低分子かに関わらず、ガラス転移点以上の温度で剪断緩和弾性率 G(t) は時間経過に伴って急激に減少する速い緩和が起こる。分子量が大きいとき、速い緩和の後に遷移領域の緩和、ゴム状平坦領域への移行、そして遅い緩和が現れる。ゴム状平坦領域では G は分子量に依存しない。しかし、遅い緩和と流動化までの時間は分子量によって異なる。一方、低分子の場合、ガラス転移点通過後すぐの速い緩和過程で G(t) は完全に減衰し、流動化する。このような低分子量の分子を非絡み合い鎖（nonentangled chain）と呼ぶ。
重合体の特性 力学的特性
静的粘弾性測定では、力を加えられた瞬間のポリマーの粘弾性変化を評価する。これとは別に、ひずみが一定周波数で与えられたときの粘弾性が求められることもある。動的粘弾性測定法の一つ、強制振動法では振幅 γ0、角周波数 ω でひずみを周期的に（ひずみ-時間関数が正弦波となるように）長時間にわたって物質に加える。このとき、ひずみは γ = γ0 sinωt と表わされる。応力 σ の測定値は、試料が完全弾性体ならばひずみと同位相であり、完全粘性体ならばひずみと π/2 の位相差を持つ。ポリマーのような粘弾性体ならば位相差 δ は 0 から π/2 の範囲に存在する。
粘弾性体の剪断応力の式は以下のように変形できる。
右辺第一項は弾性、第二項は粘性に対応する。それぞれの係数は G′, G″ と表す。
弾性的な成分の係数 G′(ω) は剪断貯蔵弾性率 (shear storage modulus)、粘性的な成分の係数 G″(ω) は剪断損失弾性率 (shear loss modulus) と呼ばれる。それぞれ、力を加えられたときに仕事としてポリマーに蓄えられるエネルギー、熱としてポリマーから失われるエネルギーに対応する。剪断貯蔵弾性率も剪断損失弾性率も G(t) と等価な量である。
重合体の特性 力学的特性
動的粘弾性は温度と周波数に依存する。動的粘弾性が温度により変化する挙動を温度分散(英: temperature dispersion)、周波数により変化する挙動を周波数分散(英: frequency dispersion)という。ポリマーにおいて、同一温度ではより大きい周波数で、同一周波数ではより低い温度でより高い弾性率を示す。動的粘弾性の温度または周波数依存性は、動的粘弾性のパラメーターである剪断貯蔵弾性率G′や損失正接tan δ、剪断損失弾性率G″の観測により解析することができる。
周波数が一定でポリマーの温度が連続して増加していくとき、剪断貯蔵弾性率の自然対数log G′は幾つかの特定温度で急激に減少する。同様に、温度が一定で周波数が連続して小さくなっていくとき、log G′は幾つかの特定周波数で急激に減少する。特定温度と次の特定温度、あるいは特定周波数と次の特定周波数の間では変化しない。この特定温度と特定周波数の近傍でtan δとG″は極大値を示す。一般に、G″の極大はtan δの極大よりも低温で観測される。
この特定温度と特定周波数ではポリマーの局所的あるいは全体的な分子運動が活性化される。G″の極大はエネルギーの吸収に対応するので、力学的吸収と呼ばれる。下表に、log G′の減少、tan δとG″の極大が生じる温度での緩和機構を高温側から順に示す。
重合体の特性 力学的特性
これらの緩和機構は動的粘弾性測定だけではなく、誘電緩和や核磁気共鳴でも観測することができる。このため、動的粘弾性はポリマーの緩和機構を解析することができる。以上のように動的粘弾性測定はポリマーの分子運動の挙動を明らかにする。さらに、ひずみの周波数fを変え、力学的吸収の温度（G″が極大値をとる温度）の逆数とln fをプロットすると、その勾配から活性化エネルギーを算出することができる。
温度の関数としての貯蔵弾性率 G′ あるいは損失正接 tan δ のピーク温度は、ポリマーブレンドや共重合体といった多層系高分子の相分離状態の評価に有用である。ブロック共重合体やグラフト共重合体では、ある構成ポリマーのガラス転移点に温度が達したとき、その構成ポリマーは皮革状やゴム状となるのに対して、他の構成ポリマーはガラス状のままである。この状態の相違により相分離が起こる。
ブロック共重合体やグラフト共重合体で熱による構成ポリマーの相分離が生じたとき、G′ は急激に減少し、tan δ は極大となる。例えば、ポリスチレン (PS) のホモポリマーは 373 K付近、ポリブタジエン (PBD) のホモポリマーは 183 K付近で G′ の著しい低下と tan δ の極大を示す。PSとPBDのジブロック共重合体あるいはグラフト共重合体ではそれぞれのホモポリマーと同じ温度領域で同じ現象が観察される。
重合体の特性 力学的特性
ランダム共重合体の場合、相分離は生じない。その組成が 1:1 であれば、PSとPBDのランダム共重合体は、PSとPBDの各ガラス転移点の中間温度で G′ の著しい低下と tan δ の極大を示す。2成分の相を混合させたポリマーブレンドでも同様の現象が起こる。相混合が不均一であれば、tan δ のピークの幅が広くなる。
一部のポリマーはゴム弾性を示す。ガラス転移点以上の温度となるとゴムはガラス状態からゴム状態となり、エネルギー弾性からエントロピー弾性を示す。ガラス状態とゴム状態では張力の温度依存性が変化する。長さを固定したとき、ガラス状態(エネルギー弾性)では温度と張力は比例する。
高分子の濃厚溶液やポリマーの溶融体をゆっくり流動させると、流体はわずかに変形するが、流れに沿った(流動方向に平行な)面だけに応力（剪断応力）が生じる。これは、流動方向の平行面と垂直面への応力がほとんど等しいためである。しかし、高速で流動させると流体は流れの方向へと伸長する。このとき、流体は元の形に戻ろうとし、張力が生じる。
高分子の濃厚溶液やポリマーの溶融体に棒の一部を浸して棒を回転させると、液面は棒の近くほど勾配的に上昇する。見掛け上、液体は棒に巻き付きながら這い上がる。この現象をワイセンベルク効果（英: Weissenberg effect）と呼ぶ。これは、棒の回転により液体が流動している部分では張力の合力は内向き(棒に向かう方向)に働くために起こる。ニュートン流体の場合、合力は外向き(棒から離れる方向)に働き、棒の近くほど液面はへこむ。
成形機の押出機のダイ（押出機出口の口金）から溶融ポリマーを押し出すと、出てきたポリマーの径はダイの径よりも大きい。この現象をバラス効果 (英: Barus effect) またはダイスウェル（英: Die Swell）と呼ぶ。膨張量はダイの径と長さ、押出速度によって変わる。一定の長さまでならダイが長くなるほど膨らみの程度は小さくなり、一定以上となるとポリマーの径は変わらなくなる。バラス効果は、製品寸法を規格通りにしなければならない高分子工業で重要な問題である。
バラス効果の要因は二通りある。一つは、ポリマーはダイを出たあと、ダイを通る前の形に戻ろうすることである。ポリマーはダイを通る前は液体溜めに入っており、液体溜めの径はダイのものよりも大きい。このため、ポリマーはダイよりも大きい径になろうとする。この効果を弾性流入効果という。弾性流入効果はダイが短いときに現れる。ダイが長くなり、ポリマーがダイの径に変形されている時間が長くなると元の形状の記憶が失われていくため、弾性流入効果は小さくなる。
もう一つの要因は張力効果である。ダイを通っている間、ポリマー内部では速度勾配があり、中心部で最も張力が大きく、外側に行くにつれ張力が小さくなる。このため、外側に向けて圧力が生じる。ダイを出た後、この圧力によってポリマーは膨らむ。ダイが短いとき弾性流入効果が、長いとき張力効果がバラス効果の主な要因となる。
重合体の特性 機械的特性
温度増加、時間経過、あるいは特定周波数によりポリマーは緩和され、最終的に破壊される。このとき、粘弾性特性の変化は顕著に観察される。このため、粘弾性特性の評価により機械的性質、例えば破断強度、摩擦特性、衝撃強度、疲労特性を解析することができる。温度、時間、あるいは周波数を変数としたとき、角周波数 ω と緩和時間 τ の積が 1 となると、弾性率の分散と粘弾性吸収が起こる。
ポリマーの一軸引張破壊において、破壊時応力 σB と破壊時伸長比 λB の関係曲線は反時計回りの包絡線（破壊包絡線、failure envelope）となる。ここで破壊とは、ゴムなど架橋ポリマーでは破断や切断である。非架橋ポリマーでは、応力印加を止めても復元しないひずみ量が急激に増大したときの状態（破損）である。ただし、非架橋ポリマーにおいて破壊包絡線が観測される条件はひずみ速度が低・中程度のとき、および結晶状態で高速であるときである。
重合体の特性 機械的特性
破壊包絡線は温度とひずみ速度によって変化し、かつ時間-温度換算則は成り立つ。温度を低下させたとき、またはひずみ速度を増加させたとき、破壊包絡線は反時計回りに移動する。すなわち、σB に対して λB が大きくなる。σB - λB 曲線が包絡線となるには、破断までの変位が平衡状態に近いときに限られる。高温、または平衡状態に近いような遅い伸長速度では σB - λB 曲線は包絡線と一致する。一方、低温または高速では曲線は包絡線とならなくなる。これは、低温または高速ではネッキングが発生したり伸長が不均一となったりして破壊時応力の測定値のばらつきが大きくなるためである。
ポリマーの破壊包絡線の概形は分子モデルまたは力学モデルである程度予測できる。例えば、分子モデルにはBuecheとHalpinの分子論や古川の擬網目理論があり、力学モデルには畑の並列マックスウェル要素を用いたモデル理論がある。破壊包絡線は、σB を破壊時応力、εB を破壊時ひずみ、G を弾性率、εC を臨界ひずみ、 α を臨界ひずみでのポリマーの分子量ないし架橋密度依存性のパラメータとして、次式で表される。ただし、α ≠ 1 である。この式ではひずみが αεC になったときに材料は全面的に粘性破壊されるものとする。
低ひずみ速度域での粘性破壊様式
中ひずみ速度域での粘性破壊様式
重合体の特性 機械的特性
高ひずみ速度域での粘性破壊様式
高ひずみ速度域での弾性破壊様式
ここで、a は界面の切り離れが生じて材料が弾性破壊されたときのひずみ、β は粘度の係数である。ポリマー中の非架橋の低分子量体の粘度を η とすると、高分子量の粘度を βη と表す。
ポリマーにおいて、振子型衝撃試験機などでの衝突速度と破壊エネルギーの関係曲線を引いた時、金属やガラスと同様にある速度（衝撃限界速度）で破壊エネルギーは極大値を示し、それ以上の速度では減少する。この減少領域ではポリマーの流動単位は流動を行わなくなり、ポリマーは塑性変形をしなくなると考えられ、結果、限界速度より高速側でポリマーは脆く、低速側で強いと考えられている。
重合体の特性 機械的特性
衝撃限界速度の存在は金属と同様であるが、衝撃限界速度に達するまでの、低速度域から速度を増大させていった時のポリマーの挙動はより複雑である。この挙動によりポリマーは2種類に分けられる。一つ目は、速度の増大とともに破壊エネルギーが増大するグループである。結晶化または配列化に起因する衝撃限界速度が、動的試験の速度範囲よりも低速側にずれている場合にみられる。天然絹糸、ビスコース人絹、セラニーズ人絹、銅アムモニヤ人絹、オーロン、熱処理ナイロン、熱処理アミラン、ビニロン、延伸したフィルムが一つ目に該当する。二つ目では、低速度域では速度の増大とともに破壊エネルギーが減少し、極小点が現れてそれ以降、衝撃限界速度まで破壊エネルギーが増大する。結晶化または配列化に起因する衝撃限界速度が、静的試験の速度範囲と動的試験の低速域との間に存在する場合、二つ目の挙動が現れる。ラミー、木綿、未熱処理ポリアミド、無配列化ポバール、ある種のフィルム(硝酸繊維素、酢酸繊維素、ポリスチロール、酢酸ビニルなど)が属する。二つ目のグループも、測定温度か重合度を変化させ、衝撃限界速度を高速域に移動させると二つ目の挙動を示す。逆に一つ目のグループを二つ目に変化させることもできる。
重合体の特性 機械的特性
一般的にポリマーでは、ある種の転移温度以上で別の衝撃限界速度が新たに出現する。例えば、ナイロン繊維では10℃から170℃の測定範囲では衝撃破壊エネルギーと速度は右図のような関係となり、温度により4つの衝撃限界速度のいずれかが観測される。10℃ではⅠ10とⅡ10の2つの衝撃限界速度が観測される。30℃ではⅠ10は高速側の観測範囲外に移動して現れず、Ⅱ10はⅡ30へと高速側へ移動する。Ⅱ30はⅡ80→Ⅱ100と高温になるにつれて高速側へと移動する。100℃では3つ目の衝撃限界速度が現れ、高温になるにつれてⅢ100→Ⅲ125→Ⅲ150→Ⅲ170と移動する。125℃では4つ目の衝撃限界速度が観測され、Ⅳ125→Ⅳ150→Ⅳ170と移動する。同様の衝撃限界速度の転移現象は酢酸繊維素の繊維とフィルムで確認されている。
ポリマーにおいて衝撃限界速度 Vb は次式で求められる。
ここで、A′ と C は定数、e はネイピア数、Tb は脆化温度である。上式は金属においても成り立ち、金属の場合において Tb は衝撃限界温度である。衝撃限界速度における破断点（衝撃限界時間）tb は次式で表される。
ここで、A は定数、E は活性化エネルギー、R は気体定数、T は絶対温度である。また、酢酸繊維素、銅アンモニア人絹、ビスコース人絹において、平均重合度 p と tb の間に次の関係が成り立つ。
重合体の特性 機械的特性
ここで、B と D は定数である。可塑剤が加えられている場合、tb は変化する。このとき、酢酸繊維素と各種フタル酸エステルにおいて、可塑剤の重量含有率 W と tb の間に次の関係が成り立つ。
ここで、tb0 は可塑剤無しでの衝撃限界時間、m と E1 は定数、E2 は高分子の活性化エネルギーである。ジオキサン中での酢酸繊維素の延伸物において、延伸度 S と tb の間に次の関係が成り立つ。
ここで、G と n は定数である。
ポリマーにおいて、衝撃破壊に至るひずみが小さい場合、衝撃強度は線型粘弾性と相関し、衝撃強度は高分子の緩和と密接に関連する。例えば、ポリプロピレンの衝撃強度は、低温からガラス転移点（主分散が生じる温度）に向かって増加する。副分散の発現温度が非常に大きい場合、ガラス転移点以下であっても副分散の発現温度に向かい衝撃強度は急上昇する。これは、高分子の緩和部位が衝撃を吸収するため、運動体積が大きくなった分子運動が外部からのエネルギーを吸収するためと考えられている。
重合体の特性 機械的特性
副分散での衝撃強度の増加はビスフェノールA-ポリカーボネート（BPA-PC）において観察される。ポリカーボネートのガラス転移点は 423 K と高いが、副分散は 120–220 K で生じる。この温度域では剪断損失弾性率 G″ の急上昇があり、粘弾性吸収が生じる。衝撃強度もここで急激に増加する。対して、降伏強度は G″ の増加に伴って激しく減少する。温度が G″ の極大点よりも増加して G″ が減少していくと、衝撃強度と降伏強度は緩やかに減少する。一方、ポリスチレンは低温で大きな粘弾性吸収が存在しないため、衝撃強度は低い。
衝撃強度はポリマーの結晶化度や吸湿度と関連する。610ナイロンフィルムにおいて結晶化度15-40%の範囲で抗張力と降伏値は結晶化度に正比例するのに対して、衝撃強度は結晶化度の増加に伴い減少する。抗張力、降伏値、衝撃強度のいずれも吸湿度の増加によって減少する。チーグラー法ポリエチレンやポリオキシメチレンにおいて球晶が大きいほど衝撃強度は小さくなる。これは、球晶が十分に大きいとき、衝撃による脆性破壊は球晶の界面から生じるためである。球晶の大きさは融点130℃から122度までの冷却速度によって決まり、成形時の冷却速度を大きくすることで衝撃強度は増加する。
重合体の特性 機械的特性
ポリマーの摩擦特性は粘弾性の特性に依存する。アクリロニトリル・ブタジエンゴム（NBR）の一面をガラス面と摩擦接触させ、各温度で 1.0×10-4-1.0cm/s の範囲で滑り速度を変えて動摩擦係数 μ を測定すると、滑り速度の常用対数 log V と μ の関数は特徴的な曲線を示す。log V の増加に伴い μ は、20 °C 以上で増加し、0 °C 以下で減少する。5–10 °C では正の極大点がある。
ここで、横軸を log V で左を減少、右を増加方向とし、縦軸を μ で下を減少、上を増加方向とする。20 °C での曲線を基準として、それより高温での曲線を左へ、低温での曲線を右へ横軸に平行移動させると、1本の合成曲線が得られる。このときの横軸に沿う移動量は基準温度の関数としてWLF式に従う。同様の結果は天然ゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ブチルゴム、およびそれらのカーボンブラック充填ゴムでも成り立つ。また、この合成曲線でガラス転移点をほぼ確実に予測することができる。
ポリマーを含む固体材料はひずみを繰り返し長時間与えられるといずれ破壊される。この現象を疲労という。ポリマーはひずみを与えられると内部で発熱を生じ、動的粘弾性を変化させる。動的粘弾性の急激な変化は疲労破壊とその直前で観察される。
重合体の特性 機械的特性
ポリマーにひずみ（引張と圧縮）を繰り返し与えると、引張貯蔵弾性率 E′、損失正接 tan δ および表面温度上昇量 θ（表面温度と周囲温度の差）は時間との関数曲線を示す。ひずみの振幅が小さい、周囲温度が低い、または周囲への放熱が良好な場合、脆性破壊が起こる。疲労開始の初期で表面温度は定常温度まで増加し、以降、θ は脆性破壊まで一定の値を保つ。E′ と tan δ は破壊直前までは一定で、直前で E′ は急上昇して極大を、tan δ は急減少して極小を示す。その後、僅かな時間で E′ は極大値から急減少し、tan δ は極小値から急上昇してポリマーは脆性破壊される。この過程の大部分は、クラックが巨視的に成長していない段階で進む。クラックの成長は E′ の極大直後から始まり、脆性破壊までの僅かな時間で急激に起こる。この E′ の極大化と tan δ の極小化は高分子の局所的な配向、あるいは物理的劣化に対応していると考えられている。
ひずみの振幅が大きい、周囲温度が高い、またはポリマーが断熱環境にある場合、延性破壊が起こる。延性破壊では破断面の塑性変形が顕著である。破壊まで E′ は減少し、tan δ と θ は増加する。ポリマーの延性破壊はポリマー内部の温度上昇と起因すると考えられている。
重合体の特性 機械的特性
主分散温度が室温より 20–40 K ほどであるポリマーの場合、延性破壊の原因となる条件が与えられると、表面温度が主分散となったときにポリマーは著しく軟化して破壊される。この現象を熱破壊と呼ぶ。
単純引張疲労
単純引張または圧縮の場合、引張軸から45度の方向の面に最も大きな負荷が生じる。比較的強い（粘りのある）ポリマーの引張破断面は45度となるか、最大主応力と最大剪断応力の比が二倍となり破断面は直角となる。脆いポリマーでは引張破断面は引っ張り軸から垂直になる。圧縮の場合、最大主応力と最大剪断応力の比が二倍となり、圧縮破断面は軸と平行に生じる。
V字の切り込みがある丸棒に引張りを加えた場合、切り込み方向、軸方向、円周方向にそれぞれ応力が生じる。それに加えて、最大剪断応力が切り込みの谷先端部から棒内部に進行する。
単純捻り疲労
単純捻りの場合、軸に直角または平行な面上で最大剪断応力が生じ、軸と45度をなす面上において直角な引張応力と圧縮応力が働く。脆いポリマーでは主応力と直角方向(軸と45度方向)に破断面が生じる。一方、粘りのある材料では最大剪断応力方向(軸と直角方向)に破断する。一般的に剪断方向への破断が多い。
単純曲げ疲労
重合体の特性 機械的特性
単純曲げでは、軸上の引張側に最大主応力が生じ、破断面はこの主応力に直角である。ただし、軸の引張側の表面では応力は単純引張と同じ状態となり、同様の形態の破壊が起こる。
ゴム材料では疲労による内部構造の変化は、充填剤と高分子との界面における不均一構造の変化や高分子同士の絡み合いの減少に由来する。疲労特性の評価の中心は損失正接の温度依存性となる。この点で、粘弾性の変化が中心であるプラスチック材料の疲労特性評価と異なる。
カーボンブラック補強加硫ゴムの内部構造における、高分子で構成された部分は次の3つの相に分かれる。
A相
カーボンブラック粒子から離れており、高分子は比較的自由に動くことができる。相全体は常温で液体状態であり、ゴムに柔軟性を与える。
B層
架橋した高分子の集まり。
C層
カーボンブラックとの界面およびその周辺。高分子の運動はカーボンブラックとの相互作用により束縛されている。相全体は常温で順ガラス状態であり、A相よりも硬い。ゴムはC層の硬い構造により補強され、弾性率などの力学的性質は大きな影響を受けている。
カーボンブラック補強加硫ゴムが外力による変形を繰り返すとA相とC相は構造変化する。A相は変形を受けると高分子が緊張し、その張力により高分子の絡み合いや弱い分子結合が部分的に失われる。すると、高分子の運動が活発になり、A相のエントロピーは増大する。一方、C相において繰り返しの変形は相を安定化させ、分子間相互作用を増大させる。そして、C相はより稠密な構造となる。
構造変化により、充填剤入りゴムは疲労を進行させ、その動的粘弾性の特性を軟化へと変化させる。疲労が進行するほど同じひずみでの動的弾性率（貯蔵弾性率と損失弾性率）の値は小さい。また、一般にポリマーの動的貯蔵弾性率はひずみの増加とともに減少するが、疲労回数が大きいほど充填剤入りゴムの動的貯蔵弾性率の下げ幅は低下する。これは、充填剤入りゴムの疲労が弾性率のひずみ依存性を低下させ、ゴムを軟化させていることを表す。また、A相で網目を形成する弱い物理結合の数は、疲労回数の増加により減少する。
ガラス転移領域での損失正接の温度依存性はゴム分子中の緩和成分の分布を反映する。また、ガラス転移での損失正接の極大値はゴム分子中の無定形領域の存在分率に比例する。したがって、疲労の進行によるA相の弱い物理結合の減少は緩和成分の分布を低下させる。同時に、損失正接のピーク幅(半値幅)は狭くなり、高さ(極大値)は増加する。また、損失正接が極大値を示す温度は低くなる。以上のように、充填剤入りゴムの疲労のパラメータには動的貯蔵粘弾性、損失正接の極大値と半値幅、極大値温度がある。
重合体の特性 電磁気学的特性
ポリエチレンのような無極性ポリマーでは、分子構造上の分極以外に可動性の電荷は存在しないため、光学領域以下では誘電率の周波数依存性はほとんどない。温度依存性については膨張係数のみが関与し、温度とともに誘電率は減少する。高分子中に極性基が無ければ、誘電率は主に電子分極率に影響され、屈折率の平方に近い値をとる。
高分子に大きな双極子があると、高温では双極子が電界により回転するので、温度の増加に伴い誘電率も増加する。ただし、高分子の官能基の回転運動には粘性的な摩擦力が働く。ある温度以下の低温では、誘電率の増加に寄与するほどの回転運動はこの摩擦力によって抑制されて起こらない。誘電率の増加には一定以上の高温が必要である。例えば、ポリ酢酸ビニルなら誘電率の増加はガラス転移領域の室温付近から始まる。これは、主鎖のミクロブラウン運動によりC=O双極子がある程度自由に動けるようになるためである。
重合体の特性 電磁気学的特性
非晶性の極性ポリマーでは低温において分子鎖の運動はガラス状態で凍結している。その状態から温度が増加すると、あるいは低周波数となると様々な種類の分子運動が順に解放されていく。開放が起こると双極子運動が増大するため誘電率の増加が生じる。低温側あるいは高周波数側から順に、非晶鎖の末端分子熱運動に対応する局所緩和、側鎖の双極子の回転、主鎖のミクロブラウン運動による大きな変化、主鎖方向のモーメントによるノーマルモード、不純物イオンの解離に伴うイオン電導による緩和が観測される。
上記の緩和に加えて、結晶性の極性ポリマーならより高温で結晶緩和や融解による誘電率の変化が起こる。見掛けの活性化エネルギーはメチル基緩和で数kJ/mol、側鎖緩和で 80–120 kJ/mol、主鎖の局所緩和で 40–90 kJ/mol、主分散で 100–800 kJ/mol である。
重合体の特性 電磁気学的特性
ガラス転移点以下の低温において、無定形ポリマーは全体的にガラス状態となり、結晶性ポリマーは結晶とガラスの混合系となる。この状態においても高分子鎖は局所的に熱運動しており、結晶中の欠陥を反映した誘電緩和が見られる。また、ポリマー中に含まれる残留モノマーや不純物、水分、安定剤などの低分子は誘電緩和に関与する。多くの場合、高分子に結合した不純物がガラス転移点以下での緩和を引き起こす。この結合は、不純物がモノマーの重合中にモノマーに結合したり、高分子が酸化したりなどして導入される。
高分子鎖の側鎖による内部回転は緩和(側鎖緩和)の引き金の一つである。無定形ポリマーでは、側鎖全体による側鎖緩和(第一側鎖緩和)温度より低温で、側鎖の一部だけでの内部回転緩和(第二側鎖緩和)が現れることがある。側鎖緩和の例として、ポリメタクリル酸メチルやポリオレフィンの多くの種類において、多数の温度領域での誘電緩和の原因であることが推定されている。