Die physikalische Ursache des E-Moduls

Zusammenfassung

In den vorangegangenen Kapiteln haben wir nun genügend Informationen für die physikalische Herleitung des Elastizitätsmoduls zusammengetragen. Gehen wir zunächst nochmal zurück zu Abbildung 3.5, die einen Überblick über die Modulwerte der vier Werkstoffkategorien gibt. Die meisten keramischen Werkstoffe und die Metalle weisen Moduln in einem vergleichsweise engen Wertebereich auf: 30 – 300 GN/m². Zement und Beton rangieren dabei mit 45 GN/m² an der unteren Grenze. Aluminium liegt mit 69 GN/m² schon höher, und Stähle erreichen mit 200 GN/m² fast die Obergrenze dieses Feldes. Einige Stoffe liegen freilich ausserhalb des Bereiches - Diamant und Wolfram haben Werte zwischen 500 und 1000 GN/m². Eis und Blei hingegen unterschreiten die Bereichsuntergenze geringfügig. Die meisten kristallinen Stoffe liegen also recht nahe beieinander. Dagegen haben Polymere allesamt deutlich kleinere Werte, einige davon sind um mehrere Grössenordnungen kleiner. Aus welchem Grund wohl? Wodurch wird der Wert des E-Moduls von Festkörpern bestimmt? Vor allem, lassen sich steifere Polymere herstellen? Wir wollen nun sehen, wie der Modul eines Stoffes mit seiner Struktur zusammenhängt.