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橡皮筋的主要材料是橡胶，这是一种有机物质，无论是天然橡胶还是合成橡胶，都是高分子聚合物，其分子是由许多相同的、简单的结构单元通过共价键重复连接而成的。橡胶的分子链很长，而且呈螺旋状弯曲，当受外力拉伸时，这些螺旋弯曲状的分子会变直伸展；当外力撤消后，由于内部作用力的影响，它们又会恢复成螺旋弯曲状，从而使橡胶呈现出很强的弹性。不过，如果橡胶的变形太大或变形时间太长，分子链断裂，就不能回复原形了，这时会产生永久变形。
所有的固体都有一定的微观结构。如果施加外力，晶格上的原子就会离开原来的位置，我们说发生了形变。假如外力撤消后，原子由于受到内部作用力的影响，又回到原先的平衡位置，这时物体就能恢复原状，这样的形变叫作弹性形变。弹性形变发生在一定限度之内，如果外力过大，使得物体的形变超出了弹性范围，这时物体就不能够恢复原状了。
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