Οι ερευνητές δείχνουν κοινότητες για το πώς αποτυγχάνουν διαφορετικά υαλώδη υλικά

Τα υαλώδη υλικά χρησιμοποιούνται σε μια μεγάλη ποικιλία εφαρμογών, από παράθυρα και μπουκάλια έως ηλεκτρονικές συσκευές και ιατρικά εμφυτεύματα. Ωστόσο, παρά την ευρεία χρήση τους, η μηχανική συμπεριφορά των υαλώδους υλικών δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητή. Αυτό οφείλεται εν μέρει στο γεγονός ότι τα υαλώδη υλικά είναι συνήθως εύθραυστα, πράγμα που σημαίνει ότι σπάζουν χωρίς σημαντική πλαστική παραμόρφωση.

Πρόσφατα, οι ερευνητές του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας, Berkeley, σημείωσαν κάποια πρόοδο στην κατανόηση της μηχανικής συμπεριφοράς των υαλώδους υλικών. Μελετούσαν την αποτυχία μιας ποικιλίας διαφορετικών υαλώδους υλικών, συμπεριλαμβανομένων των μετάλλων, των κεραμικών και των πολυμερών. Διαπίστωσαν ότι όλα αυτά τα υλικά μοιράζονται κάποιες κοινότητες για το πώς αποτυγχάνουν.

Για παράδειγμα, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η αποτυχία των υαλώδους υλικών προηγείται συχνά από το σχηματισμό μικροσκοπικών ρωγμών. Αυτές οι ρωγμές αναπτύσσονται και συγχωνεύονται, οδηγώντας στην τελική αποτυχία του υλικού. Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι η δύναμη ενός υαλώδους υλικού είναι αντιστρόφως ανάλογη με το μέγεθος των μικροσκοπικών ρωγμών.

Αυτά τα ευρήματα παρέχουν νέες ιδέες για τη μηχανική συμπεριφορά των υαλώδους υλικών. Θα μπορούσαν επίσης να οδηγήσουν στην ανάπτυξη νέων τρόπων βελτίωσης της δύναμης και της σκληρότητας αυτών των υλικών.

Ακολουθούν μερικές πρόσθετες λεπτομέρειες σχετικά με τη μελέτη:

* Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια ποικιλία τεχνικών για να μελετήσουν την αποτυχία των υαλώδους υλικών, συμπεριλαμβανομένης της μικροσκοπίας, της φασματοσκοπίας και των μηχανικών δοκιμών.

* Διαπίστωσαν ότι το μέγεθος των μικροσκοπικών ρωγμών που προηγούνται της αποτυχίας είναι συνήθως της τάξης μερικών νανομέτρων.

* Η αντοχή ενός υαλώδους υλικού είναι αντιστρόφως ανάλογη προς την τετραγωνική ρίζα του μεγέθους των μικροσκοπικών ρωγμών.

* Τα ευρήματα της μελέτης θα μπορούσαν να οδηγήσουν στην ανάπτυξη νέων τρόπων βελτίωσης της δύναμης και της σκληρότητας των υαλώδους υλικών.

Αυτή η έρευνα δημοσιεύεται στο περιοδικό Science.