Mitä on Elastinen?

Elastinen: Materiaalien taianomainen kyky palautua

Sana “elastinen” kuvaa materiaalin kykyä palautua alkuperäiseen muotoonsa sen jälkeen, kun siihen kohdistunut ulkoinen voima tai rasitus on poistettu. Tämä ei ole pelkkä pinnallinen ominaisuus, vaan syvällä materiaalin molekyylirakenteessa juurtuneen fysikaalisen ilmiön ilmentymä. Elastisuus on olennainen ominaisuus lukuisissa arkipäivän esineissä ja teollisen tuotannon komponenteissa.

Ajatellaanpa kuminauhaa. Venytettäessä se muuttuu pidemmäksi ja ohuemmaksi. Kun kuminauhan päästävät irti, se palautuu kuitenkin alkuperäiseen pituuteensa ja muotoonsa. Tämä on selkeä esimerkki elastisuudesta. Toisin kuin esimerkiksi savi, joka pysyvästi muuttaa muotoaan muovautumisen jälkeen, kuminauha osoittaa täydellisen palautumiskyvyn.

Elastisuuden määrällinen kuvaus perustuu Hooken lakiin, joka yksinkertaistetussa muodossa toteaa, että materiaalin venymä on suoraan verrannollinen siihen kohdistuvaan jännitykseen. Tämä suhde pätee kuitenkin vain tiettyyn rajaan asti, jota kutsutaan myötörajaksi. Yli myötörajan venytettäessä materiaali alkaa käyttäytyä plastisesti eli muodonmuutos ei ole enää täysin palautuva. Kuminauhan tapauksessa tämä tarkoittaisi sitä, että se ei enää palautuisi alkuperäiseen muotoonsa, vaan jää hieman pidemmäksi ja löysemmäksi.

Materiaalien elastisuus vaihtelee suuresti. Teräs on erittäin elastinen materiaali, mutta sen myötöraja on korkea, mikä tarkoittaa, että sitä on vaikea muuttaa pysyvästi. Kumi taas on huomattavasti vähemmän elastinen teräkseen verrattuna, mutta sen myötöraja on matalampi, jolloin se venyy huomattavasti ennen pysyvää muodonmuutosta. Erilaisilla materiaaleilla on siis eri ominaisuuksia ja niiden sovellukset riippuvat näistä ominaisuuksista.

Elastisuutta hyödynnetään lukemattomissa sovelluksissa. Jouset, renkaat, tekstiilit ja monet muut arkipäivän esineet hyödyntävät materiaalien elastisia ominaisuuksia. Teollisuudessa elastiset materiaalit ovat tärkeitä esimerkiksi iskunkestävyyden ja tärinänvaimennuksen kannalta. Elastisuuden ymmärtäminen on olennaista materiaalitieteen ja suunnittelun kannalta, jotta voidaan valita sopivat materiaalit tiettyihin käyttötarkoituksiin. Tutkimus jatkuu edelleen uusia, entistäkin parempia ja monipuolisempia elastisia materiaaleja löytääkseen.