La morfología de cristalización de los polímeros es un puente importante que conecta la estructura microscópica con el rendimiento macroscópico, determinando las propiedades mecánicas de los materiales poliméricos. Aunque estudios previos utilizaron técnicas de dispersión de rayos X, microscopía electrónica de barrido y microscopía óptica de luz polarizada para investigar el comportamiento de deformación y los mecanismos microscópicos de esfuerzo-deformación de la morfología de cristalización de los polímeros a escala micro y meso, el proceso de deformación de la morfología cristalina bajo estrés desde una perspectiva tridimensional aún no se ha revelado claramente. Este estudio utiliza ácido poliláctico (PLA) como polímero modelo, combinando microscopía de luz polarizada, microscopía electrónica de barrido y avanzadas técnicas de imagen óptica para analizar la evolución de la deformación y el mecanismo de fractura de los esférolitos durante el proceso de estiramiento desde perspectivas bidimensionales y tridimensionales. El estudio encontró que los esférolitos α de PLA presentan una deformación interna pequeña durante todo el proceso de estiramiento; su respuesta a la carga de tracción es principalmente la aparición de grietas perpendiculares a la dirección de tracción en la región ecuatorial y en los polos de los esférolitos; con el aumento del estrés, las grietas se ensanchan gradualmente y se extienden hacia el interior del esférolito; finalmente, las grietas en las regiones polares atraviesan todo el esférolito, provocando su fractura frágil. La perspectiva tridimensional no solo muestra la topografía de protuberancias en las zonas del polímero PLA donde se forman los esférolitos inducidos por tracción, las depresiones en las áreas amorfas circundantes, la distribución de cavidades en la interfaz entre esférolitos y áreas amorfas cerca del plano ecuatorial, y la germinación preferente de grietas internas desde la superficie del material, sino que también revela cuantitativamente las reglas de cambio del volumen de grietas, la proporción de tamaño entre los esférolitos y el contorno externo de grietas internas a lo largo de la dirección de tracción y perpendicular a ella con respecto a la deformación. Los resultados construyeron un modelo de evolución estructural para la deformación de esférolitos bajo estrés de tracción, proporcionando una base teórica para explicar la fragilidad mecánica del PLA.

Ácido poliláctico; esférolitos; grietas; morfología cristalina; deformación por tracción