Forskere observerer kavitationens rolle i glasbrud

Glasagtige materialer spiller en integreret rolle i den moderne verden, men iboende skørhed har længe været den akilleshæl, der i høj grad begrænser deres anvendelighed. På grund af den uordnede amorfe struktur af glasagtige materialer, mange mysterier er tilbage. Disse omfatter brudmekanismerne i traditionelle briller, såsom silikatglas, samt oprindelsen af ​​de spændende mønstrede brudmorfologier af metalliske glas.

Kavitation er blevet almindeligt antaget at være den underliggende mekanisme, der styrer brud på metalliske glas, samt andre glasagtige systemer. Indtil nu, imidlertid, videnskabsmænd har ikke været i stand til direkte at observere kavitationsadfærden af ​​frakturer, trods deres intensive indsats.

Denne situation ændrede sig med det seneste arbejde af Dr. Shen Laiquan, Prof. Bai Haiyang, Prof. Sun Baoan, og andre fra prof. Wang Weihuas gruppe ved Institut for Fysik ved Det Kinesiske Videnskabsakademi (CAS), som med succes har observeret effekten af ​​kavitation på brudadfærd i briller. De afslørede, at sprækkeudbredelse er domineret af den selvorganiserede kernedannelse, vækst, og koalescens af nanokaviteter i metalliske glas.

De viste den evolutionære proces af crack-morfologier fra adskilte nanokaviteter til bølgelignende nanokorrugeringer, og bekræftede, at kavitation er oprindelsen af ​​periodiske frakturoverflademønstre.

Ud over, de fandt ud af, at kavitationsinducerede nanomønstre også er fremherskende i typisk polymerglas (polycarbonat) og silikatglas (silica), hvilket indikerer, at kavitationsmekanismen er almindelig ved brud på briller. Plastflow udvist af kavitationsprocessen beviser således, at duktilitet i nanoskala er involveret i brud på nominelt sprøde glas.

Opdagelsen af ​​kavitationsadfærd ved brud på briller udfordrer det traditionelle koncept for, hvordan briller går i stykker. Forskernes resultater har betydelige konsekvenser for forståelsen af ​​den fundamentale proces med fejl i uordnede systemer, og giver incitamenter til at udvikle bedre briller.

Dette studie, med titlen "Observation af kavitation, der styrer fraktur i briller, " blev offentliggjort i Videnskabens fremskridt .