Η θεωρία προσδίδει διαφάνεια στο πώς σπάει το γυαλί
Οι ερευνητές έχουν αποκτήσει πληροφορίες για το πώς τα σπασίματα γυαλιού εφαρμόζοντας τις θεωρίες της μηχανικής θραύσης σε πειράματα σε γυαλί. Τα εύθραυστα υλικά, όπως το γυαλί, το σπάσιμο με τη διάσπαση όταν υποβάλλονται σε δυνάμεις ή άγχος. Η ομάδα δημιούργησε το πρώτο ρεκόρ υψηλής ταχύτητας και διαχωρισμένου χρόνου των καταγμάτων νανοκλίμακας που εμφανίζονται σε γυάλινες ίνες καθώς σπάζουν.
Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν τομογραφία 3D ακτίνων Χ στην προηγμένη πηγή φωτονίων του Argonne (APS) για να δημιουργήσουν ένα 3D "βίντεο" των διεργασιών θραύσης σε γυαλί. Το πείραμα, το οποίο διεξήχθη στο 32-ID της APS, συνδυάζει εξαιρετικά χωρική ανάλυση χρησιμοποιώντας σκληρές ακτίνες Χ με ανάλυση υπο-μικροσυστοειδούς χρόνου χρησιμοποιώντας για πρώτη φορά την τομογραφία υψηλής ταχύτητας, επιτρέποντας έτσι νέες γνώσεις σε μηχανισμούς παραμόρφωσης και θραύσης των υλικών.
Τα αποτελέσματα καταδεικνύουν την ισχυρή επίδραση των ελαττωμάτων και των ελαττωμάτων της νανοκλίμακας στη συμπεριφορά κατάγματος. Επιπλέον, οι μετρήσεις δείχνουν τη σημασία ενός άμορφου στρώματος νανοκλίμακας χαμηλότερης πυκνότητας γύρω από τις γυάλινες ίνες στις διεργασίες βλάβης. Τα ευρήματα έχουν άμεσες επιπτώσεις για την αποτυχία των εύθραυστων υλικών σε πολλές εφαρμογές μηχανικής, όπως ηλεκτρονικές συσκευές, ελαφριά δομικά υλικά και προστατευτικό γυαλί.
"Το κάταγμα του γυαλιού είναι ένα φαινόμενο πολλαπλών επιπέδων που περιλαμβάνει τόσο τα νανο όσο και τα μικροσκοπικά χαρακτηριστικά κατάγματος που συμβαίνουν σε διαφορετικές κλίμακες χρόνου και μήκους, γεγονός που καθιστά τον χαρακτηρισμό και την κατανόηση των μηχανισμών ένα δύσκολο έργο", λέει ο Robert Ritchie, καθηγητής στο Τμήμα Επιστήμης των Υλικών και Μηχανικών.
"Αυτό που κάνει αυτά τα αποτελέσματα τόσο συναρπαστικά δεν είναι μόνο η ομορφιά των παρατηρούμενων φαινομένων", λέει ο Weonho Yang του Argonne, "αλλά και ότι η παρατηρούμενη συμπεριφορά θραύσης μπορεί να εξηγηθεί θεωρητικά σε μεγάλο βαθμό. Αυτό το επίπεδο κατανόησης είναι νέο στον τομέα".
