Hvad sker der ved den bevægelige kant af en revne?

Det siges, at et svagt led bestemmer styrken af ​​hele kæden. Ligeledes, defekter eller små revner i et fast materiale kan i sidste ende bestemme materialets styrke - hvor godt det vil modstå forskellige kræfter. For eksempel, hvis der udøves kraft på et materiale, der indeholder en revne, store indre spændinger vil koncentrere sig om et lille område nær revnens kant. Når dette sker, en fejlproces startes, og materialet kan begynde at svigte omkring kanten af ​​revnen, som derefter kunne forplante sig, hvilket fører til materialets ultimative fiasko.

Hvad, Nemlig, sker lige rundt om kanten af ​​revnen, i det område, hvor de store spændinger er koncentreret? Prof. Eran Bouchbinder fra Weizmann Institute of Science's afdeling for kemisk fysik, der undersøgte dette spørgsmål med Dr. Chih-Hung Chen og prof. Alain Karma fra Northeastern University, Boston, forklarer, at de processer, der finder sted i denne region, er universelle - de forekommer på samme måde i forskellige materialer og under forskellige betingelser. "Den mest fremragende egenskab, vi opdagede, "siger prof. Bouchbinder, "er det ikke -lineære forhold mellem kræfternes styrke og reaktionen, der finder sted i materialet ved siden af ​​revnen. Denne ikke -lineære region, som de fleste undersøgelser overser, er faktisk fundamentalt vigtig for at forstå, hvordan revner formerer sig. Især, det er tæt forbundet med ustabilitet, der kan få revner til at forplante sig langs bølgede baner eller til at splitte, når man ville forvente, at de simpelthen fortsatte i en lige linje. "

Ved at undersøge kræfterne i spil nær revnens kant, Prof. Bouchbinder og hans kolleger udviklede en ny teori - for nylig offentliggjort i Naturfysik - det vil gøre det muligt for forskere at forstå, Beregn, og forudsige dynamikken i revner under forskellige fysiske forhold. Denne teori kan have betydelige konsekvenser for materialefysikforskning og for at forstå måderne, hvorpå materialer fejler.

Øer af blødhed

Undersøgelse af et andet emne, i et papir, der for nylig dukkede op i Procedurer fra National Academy of Sciences af Amerikas Forenede Stater ( PNAS ), Prof. Bouchbinder og en gruppe kolleger undersøgte de grundlæggende egenskaber ved stoffets "glasagtige tilstand".

Den glasagtige tilstand kan eksistere i en bred vifte af materialer, hvis deres flydende tilstand afkøles hurtigt nok til at forhindre dem i at modtage en bestilt, krystallinsk tilstand. Briller er således uordnede, eller amorf, faste stoffer og omfatter, for eksempel, vinduesglas, plast, gummiagtige materialer, og amorfe metaller. Selvom disse materialer er rundt omkring os og finder et enormt anvendelsesområde, at forstå deres fysiske egenskaber har været ekstremt udfordrende, skyld, for en stor del, til manglen på værktøjer til karakterisering af deres iboende uordnede strukturer og karakterisering af, hvordan disse strukturer påvirker materialernes egenskaber.

Dr. Jacques Zylberg fra prof. Bouchbinders gruppe, Dr. Edan Lerner fra University of Amsterdam, Dr. Yohai Bar-Sinai fra Harvard University (tidligere ph.d.-studerende ved prof. Bouchbinder), og Prof. Bouchbinder fandt en måde at identificere særligt bløde områder inde i glasagtige materialer. Disse "bløde pletter, "som identificeres ved at måle den lokale termiske energi på tværs af materialet, viste sig at være yderst modtagelige for strukturelle ændringer, når der anvendes kraft. Med andre ord, disse bløde pletter spiller en central rolle, når glasagtige materialer deformeres og irreversibelt flyder under påvirkning af eksterne kræfter. Teorien udviklet af forskerne bringer os dermed et skridt tættere på at forstå mysterierne i materiens glasagtige tilstand.