مقاومت دمایی یکی از عوامل کلیدی در طراحی و انتخاب متریال پلیمری در گرما و سرما است، به‌ویژه زمانی که قطعه در معرض گرمای زیاد یا سرمای عمیق قرار دارد. تغییرات حرارتی نه تنها خواص مکانیکی مواد را تحت تأثیر قرار می‌دهد، بلکه می‌تواند منجر به تغییر فرم، شکنندگی یا افت عملکرد قطعه در حین کار شود. تصور عمومی این است که پلاستیک‌ها فقط در دمای اتاق عملکرد دارند، اما واقعیت این است که بسیاری از پلیمرهای مهندسی شده می‌توانند در بازه دمایی گسترده‌ای فعالیت کنند، به شرطی که به‌درستی انتخاب شوند. انتخاب نادرست در پروژه‌هایی مثل تجهیزات کشاورزی زیر نور مستقیم خورشید یا دستگاه‌های سردخانه‌ای می‌تواند باعث ترک‌خوردگی، تاب‌برداشتگی یا شکست کامل قطعه شود. بنابراین شناخت رفتار دمایی پلیمرها، اولین قدم برای مهندسی قابل اتکا است.
مهم‌ترین شاخص در انتخاب متریال برای محیط‌های دمایی خاص، محدوده کاری پایدار آن است. بسیاری از پلیمرها در ظاهر مشابه‌اند، اما در مواجهه با دماهای بالا یا پایین عملکردهای کاملاً متفاوتی دارند. برای مثال، بوشن پلی‌اتیلن سنگین (HDPE) می‌تواند تا دمای حدود 90 درجه سانتی‌گراد را تحمل کند، اما در دماهای زیر صفر ممکن است ترد و شکننده شود. از سوی دیگر، تفلون (PTFE) قادر است از منفی 200 تا مثبت 250 درجه سانتی‌گراد خواص خود را تقریباً بدون تغییر حفظ کند، که آن را به گزینه‌ای عالی برای محیط‌های با نوسانات شدید دمایی تبدیل کرده است.
پلی‌آمید 6 (PA6) در دمای بالای 80 درجه شروع به نرم‌شدن می‌کند و در دمای پایین‌تر از منفی 30 درجه، به شدت شکننده می‌شود. پلی‌اتیلن فوق سنگین (UHMW) نیز بازه دمایی خوبی بین منفی 200 تا حدود 80 درجه دارد، اما در دماهای بالاتر دچار خزش می‌شود. در نهایت پلیمر پیشرفته‌ای مثل PEEK می‌تواند تا دمای 260 درجه سانتی‌گراد کار کند، بدون آن‌که دچار تخریب ساختاری شود. بنابراین انتخاب صحیح نیاز به شناخت دقیق محدوده عملکرد دمایی دارد، نه صرفاً جنس یا ظاهر ماده.
یکی دیگر از پارامترهای مهم برای انتخاب متریال پلیمری در گرما، رفتار متریال هنگام انبساط حرارتی است. بسیاری از طراحان با این مشکل روبرو شده‌اند که قطعه در تابستان، در جای خود نمی‌نشیند یا پس از نصب، به علت انبساط، دچار گیرکردگی و فشار ناخواسته به قطعات اطراف می‌شود. پلیمرهایی مانند PE و PP دارای ضریب انبساط حرارتی بالایی هستند، به این معنا که با افزایش دما حجم آن‌ها به نسبت زیادی افزایش می‌یابد. این ویژگی در کاربردهای بیرونی یا سازه‌های کشویی می‌تواند مشکل‌ساز باشد. در مقابل، متریال‌هایی مانند میلگرد POM یا میلگرد PEEK، ضریب انبساط کمتری دارند و پایداری ابعادی بیشتری در برابر تغییرات دما از خود نشان می‌دهند. اگر قطعه‌ای نیاز به دقت ابعادی بالا در شرایط متغیر دمایی دارد، انتخاب متریال باید با محاسبه این ضریب و طراحی دقیق محل نصب انجام شود. در غیر این‌صورت، دفرمگی و خرابی زودهنگام حتمی خواهد بود.
فراتر از انبساط، برخی مواد حتی بدون افزایش محسوس حجم، در گرما یا سرمای شدید، ساختار بلورین یا زنجیره‌های پلیمری‌شان را از دست می‌دهند و به‌اصطلاح “می‌نشینند” یا “تا می‌خورند”. این پدیده در سردخانه‌ها بیشتر دیده می‌شود، جایی‌که رطوبت محیط هم به افت کیفیت کمک می‌کند. جنس‌هایی مانند PVC، که در دمای پایین ترد می‌شوند، به‌ویژه در محیط‌های مرطوب دچار چروک، ترک یا کاهش مقاومت ضربه‌ای می‌شوند. در مقابل، پلیمرهایی مانند POM و PEEK، که ساختار بلورین پایداری دارند، در برابر تغییرات ابعادی مقاوم‌ترند و حتی پس از چندین سیکل سرمایش–گرمایش نیز عملکرد پایداری از خود نشان می‌دهند. همچنین استفاده از پلی‌اتیلن‌های مخصوص فضای باز، با افزودنی برای تولید ورق پلیمری ضد UV، می‌تواند پایداری بیشتری در تابش شدید آفتاب ایجاد کند. این موضوع به‌ویژه در تجهیزاتی که در فضای باز نصب می‌شوند اهمیت دوچندان دارد.
در زمان نیاز به استفاده از متریال پلیمری در گرما، مناطق گرمسیری یا فضاهای بیرونی که دمای سطوح گاهی به بالای ۵۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسد، استفاده از متریال‌هایی با تحمل دمای بالا و مقاومت در برابر تابش خورشید ضروری است. در چنین شرایطی، پلاستیک‌های ارزان و ضعیف مانند PVC و حتی برخی گریدهای خام HDPE یا PP به‌سرعت تغییر رنگ داده و شکننده می‌شوند. راه‌حل مناسب در این فضاها، استفاده از پلی‌الفین‌های تقویت‌شده با پایدارکننده UV و دوده یا گریدهای مقاوم در برابر گرماست. همچنین استفاده از PTFE یا PEEK در تجهیزات حیاتی توصیه می‌شود، هرچند هزینه بیشتری دارند. در کاربردهایی که قطعه مستقیماً در آفتاب قرار می‌گیرد، انتخاب رنگ تیره یا افزودن محافظ UV تأثیر قابل توجهی در طول عمر مفید خواهد داشت.
شرایط سردخانه‌ای یکی از سخت‌ترین محیط‌ها برای عملکرد پلاستیک‌هاست. در این دما، بسیاری از پلیمرها شکننده شده و کوچک‌ترین ضربه می‌تواند باعث ترک یا شکست کامل شود. پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE) و UHMW عملکرد بسیار خوبی در دمای پایین دارند و انعطاف‌پذیری مناسبی را حتی در زیر صفر حفظ می‌کنند. میلگرد پی‌تی‌اف‌ای نسوز نیز با دامنه دمایی بسیار وسیع، بدون کاهش عملکرد در سرمای شدید باقی می‌ماند. از طرف دیگر، استفاده از PA6 در سردخانه بدون توجه به رطوبت می‌تواند منجر به تخریب تدریجی ماده شود، چون رطوبت جذب‌شده در نایلون در دمای پایین یخ زده و ساختار داخلی ماده را تخریب می‌کند. بنابراین، در سردخانه‌ها، باید متریالی انتخاب شود که هم مقاومت حرارتی منفی داشته باشد، هم ساختار هیدروفوبیک برای مقابله با یخ‌زدگی.
بسیاری از پروژه‌ها با شکست مواجه می‌شوند، نه به دلیل طراحی ضعیف، بلکه به خاطر انتخاب اشتباه متریال. از اشتباهات رایج می‌توان به استفاده از PVC در فضای باز اشاره کرد، که به‌سرعت خشک و شکننده می‌شود. یا به کار بردن پلی‌آمید در محیط سردخانه، بدون در نظر گرفتن رفتار آن در برابر رطوبت و انقباض حرارتی. گاهی هم صرفه‌جویی اقتصادی باعث می‌شود به جای پلیمر مهندسی مثل PEEK یا PTFE، از مواد ارزان‌تری استفاده شود که پس از چند ماه عملکرد خود را از دست می‌دهند. آگاهی از مشخصات فنی و دمایی هر پلیمر، پیش‌نیاز انتخاب صحیح و تصمیم‌گیری دقیق مهندسی است.
