A morfologia da cristalização dos polímeros é uma ponte importante que conecta a estrutura microscópica às propriedades macroscópicas, determinando o desempenho mecânico dos materiais poliméricos. Embora estudos anteriores tenham utilizado técnicas de espalhamento de raios X, microscopia eletrônica de varredura e microscopia polarizada para investigar o comportamento de deformação e os mecanismos microscópicos de tensão-deformação da morfologia de cristalização dos polímeros em escalas micro e meso, o processo de deformação da morfologia cristalina sob tensão sob uma perspectiva tridimensional ainda não foi claramente revelado. Este estudo utiliza ácido polilático (PLA) como polímero modelo, combinando microscopia de luz polarizada, microscopia eletrônica de varredura e técnicas avançadas de imagem óptica para analisar a evolução da deformação e os mecanismos de fratura dos esferulitos durante o processo de alongamento a partir de perspectivas bidimensionais e tridimensionais. O estudo descobriu que os esferulitos α do PLA apresentam pouca deformação intrínseca durante todo o processo de alongamento; sua resposta à carga de tração é principalmente o surgimento de fissuras perpendiculares à direção da tração na região equatorial e nas duas regiões polares dos esferulitos; à medida que o estresse aumenta, as fissuras se alargam gradualmente e se estendem para o interior do esferulito; finalmente, as fissuras nas regiões polares atravessam todo o esferulito, causando sua fratura frágil. A perspectiva tridimensional não apenas mostra a topografia das elevações nas regiões de esferulitos formadas na superfície do material PLA induzido por tração, as depressões nas áreas amorfas circundantes, a distribuição de cavidades na interface entre esferulitos e áreas amorfas próximas ao plano equatorial, bem como a germinação preferencial de fissuras internas a partir da superfície do material, mas também revela quantitativamente as regras de variação do volume das fissuras, a proporção de tamanho dos esferulitos e o contorno externo das fissuras internas ao longo da direção de tração e perpendicular a ela com relação à deformação. Os resultados construíram um modelo de evolução estrutural da deformação dos esferulitos sob tensão de tração, fornecendo uma base teórica para explicar a fragilidade mecânica do PLA.

Ácido polilático; esferulitos; fissuras; morfologia cristalina; deformação por tração