Defectos en materiales no siempre conducen al colapso. A veces pueden hacerlos más fuertes.
Como puedes imaginar, es importante que los científicos sepan cuál será. Ahora, un nuevo estudio ha proporcionado información vital sobre las diferencias al rastrear la velocidad a la que pueden viajar las pequeñas grietas.
Investigadores de varias instituciones internacionales pudieron registrar defectos lineales – o dislocaciones – viajar más rápido que la velocidad del sonido a través del diamante; hallazgos que también deberían aplicarse a otros materiales importantes, mejorando los modelos en todo, desde temblores a los aviones.
“Hasta ahora nadie ha podido medir directamente la rapidez con la que estas dislocaciones se propagan a través de los materiales”, dice La científica de materiales Leora Dresselhaus-Marais de la Universidad de Stanford.
Dresselhaus-Marais y sus colegas utilizaron un láser intenso para generar ondas de choque a través de pequeños cristales de diamante sintético, monitoreando las deformaciones resultantes hasta mil millonésimas de segundo con un Láser de rayos X de electrones libres.
La onda inicial a través del material es elástica y los átomos rebotan en su lugar a medida que pasa. La segunda es una onda plástica, donde los patrones de átomos en el diamante se desplazan permanentemente. Estas dislocaciones causan las llamadas faltas acumuladasdonde las capas de la red cristalina no se alinean como deberían.
Cuando las dislocaciones se encuentran, pueden atraerse o repelerse entre sí, lo que a su vez puede crear más dislocaciones. Comprender estas interacciones y la velocidad de estas interacciones es crucial para descubrir cómo se comportarán los materiales. reaccionar al estrés.
“Si un material estructural falla más catastróficamente de lo que nadie esperaba debido a su alta tasa de falla, eso no es tan bueno”. dice Kento Katagiri, científico de materiales de la Universidad de Osaka en Japón. “Necesitamos aprender más sobre este tipo de falla catastrófica”.
En realidad, existen dos tipos de ondas sonoras que viajan a través de sólidos: las más lentas ondas sonoras transversalescreado por la resistencia del material, y cuanto más rápido ondas longitudinales que son similares a los que se mueven por el aire.
Los experimentos sugieren que las dislocaciones se propagan a través del diamante más rápidamente que las ondas sonoras transversales. El siguiente paso es realizar pruebas para ver si pueden vencer las ondas sonoras longitudinales, que necesitarán pruebas aún más intensas. pulsos láser.
Saber todo esto es de gran ayuda para los científicos que intentan calcular cómo podrían reaccionar los materiales bajo condiciones climáticas adversas. fuerzas intensas. Hasta ahora, los defectos más rápidos que el sonido sólo se habían modelado teóricamente.
“Comprender el límite superior de la movilidad de las dislocaciones en los cristales es esencial para modelar, predecir y controlar con precisión las propiedades mecánicas de los materiales en condiciones extremas”, afirman los investigadores. escribir en su artículo publicado.
La investigación ha sido publicada en Ciencia.