Variation i byggestens blødhed giver blødere amorfe materialer

De materialer, de undersøgte, var derefter karakteriseret ved, hvor meget stivhederne varierede over rummet, og hvor brede mønstrene af hårde og bløde områder var.

Ved at deformere deres række af squishy partikler, så de først efter, om lokal stivhed korrelerede med kraftkædetransmission. I starten så det ud til, at der var en klar sammenhæng mellem hårdere regioner og kraftkæder. Yderligere analyse afslører dog, at kraftkæder er mere strenglignende i deres form og ikke korrelerer så godt med isolerede hårde områder.

For at forstå denne uoverensstemmelse studerede holdet en enklere model af to stive områder adskilt af et blødere område og fandt ud af, at det blødere område bliver tættere, hvilket genererer de høje kræfter, der kræves for at holde kæden i gang. Dette er et første indblik i den grundlæggende mekanik af, hvordan kraftkæder forbinder.

Men hvordan påvirker disse variationer materialets egenskaber? Det viser sig, at større variationer i blødhed og bredere bløde/hårde områder begge fører til konsekvent blødere materialer, ligesom større variationer i lokal tæthed. Konklusionen vi kan drage er, at selv med de samme byggesten giver amorfe materialer med en mere ensartet stivhed et hårdere materiale på grund af mere jævn fordeling af kraftkæderne.

Mens fremkomsten af ​​stivhedsvariationer i rigtige materialer forbliver uudforskede, håber holdet, at deres nye model og mekanisme baner vejen for designprincipper til at lave bedre materialer.

Flere oplysninger: Rei Kurita et al., Formationer af kraftnetværk og blødgøring af amorfe elastiske materialer fra en grovkornet partikelmodel, Scientific Reports (2024). DOI:10.1038/s41598-024-59498-2

Journaloplysninger: Videnskabelige rapporter

Leveret af Tokyo Metropolitan University