Ny teknik afslører den indviklede skønhed ved et revnet glas

Forskere har længe funderet over oprindelsen til sarte kryds og tværs facetterede mønstre, der almindeligvis findes på overflader af ødelagt materiale. Typiske revnehastigheder i glas overstiger let en kilometer i sekundet, og ødelagte overfladetræk kan være meget mindre end en millimeter. Da dannelsen af ​​overfladestruktur varer en lille brøkdel af et sekund, de processer, der genererer disse mønstre, har stort set været et mysterium.

Nu er der en vej udenom dette problem. Udskiftning af hårdt glas med bløde, men sprøde geler gør det muligt at bremse revnerne, der udfælder brud til blot meter i sekundet. Denne nye teknik har gjort det muligt for forskere Itamar Kolvin, Gil Cohen og prof. Jay Fineberg, ved det hebraiske universitet i Jerusalems Racah Institute of Physics, at opklare de komplekse fysiske processer, der finder sted under brud i mikroskopiske detaljer og i realtid.

Deres arbejde kaster nyt lys over, hvordan brudte overflademønstre dannes. Overfladefacetter afgrænset af trin dannes på grund af et specielt "topologisk" arrangement af revnen, der ikke let kan fortrydes, ligesom en knude langs en snor ikke kan optrevles uden at trække hele snorens længde igennem den.

Disse "revne knuder" øger overfladen dannet af en revne, og derved skabe et nyt sted for at sprede den energi, der kræves til materialefejl, og derved gør materialer sværere at bryde.

"De komplekse overflader, der normalt dannes på et brudt objekt, er aldrig blevet fuldstændigt forstået, " sagde prof. Jay Fineberg. "Mens en revne kunne dannes helt flad, spejllignende brudflader (og gør det nogle gange), generelt komplekse facetterede overflader er reglen, selvom de kræver meget mere energi at danne. Denne undersøgelse belyser både, hvordan sådanne smukke og indviklede mønstre dukker op i brudprocessen, og hvorfor revnen ikke kan afhænde sig af dem, når de først er dannet. "

Denne fysisk vigtige proces giver et æstetisk eksempel på, hvordan fysik og matematik hænger sammen for at skabe indviklet og ofte uventet skønhed. Forskningen vises i Naturmaterialer .