Naprawia się zamiast rozerwać

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Naukowcy z MIT-u początkowo sądzili, że doszło do pomyłki. Dopiero po jakimś czasie zrozumieli, że dokonali sprzecznego z intuicją odkrycia. Okazało się, że w niektórych przypadkach pęknięty kawałek metalu poddany działaniu siły naciągu - zatem siły, która powinna go całkiem rozerwać - samoistnie się naprawiał. Pęknięcię zlewało się.

Musieliśmy przeprowadzić eksperyment ponownie, bo szczelina zamiast się powiększać zaczęła znikać - mówi profesor Michael Demkowicz. Najpierw okazało się, że eksperyment został przeprowadzony poprawnie. Musieliśmy więc zadać sobie pytanie, dlaczego tak się dzieje - dodaje.

Uczeni stworzyli model komputery mikrostruktury i analizowali procesy zachodzące tam w różnych warunkach. Okazało się, że zachowanie pękniętego metalu jest zależne od tego, jak granica ziarna reaguje na pęknięcia w strukturze krystalicznej. W opisywanym wypadku uczeni badali nikiel, który wchodzi w skład stopów wykorzystywanych w ekstremalnych warunkach. Odkryliśmy, że istnieje mechanizm, który zamyka pęknięcia zawsze, gdy zostaje przyłożona jakaś siła - wyjaśnia Demkowicz.

Większość metali składa się z krystalicznych ziaren, których rozmiary i orientacja wpływają na charakterystykę materiału. Jednak w pewnych warunkach dochodzi do  zmiany mikrostruktury. Granica ziarna migruje. Ta migracja jest kluczem do naprawiania pęknięć - zdradza uczony.

Specjaliści od około dekady badają tezę mówiącą, że granica ziarna może migrować w stałych metalach. Jednak do samonaprawy dochodzi tylko tam, gdzie mamy do czynienia z pewną szczególną granicą ziarna. Taką, która rozciąga się częściowo wzdłuż ziarna, ale nie przez nie całe. Ten szczególny defekt liniowy charakteryzuje się intensywnym polem naprężeń, które może być tak silne, że odwraca wszystko, co czyni zewnętrzna siła. Innymi słowy, tam, gdzie zewnętrzna siła ciągnie, by powiększyć szczelinę, potężne pole naprężeń prowadzi do załatania pęknięcia.

Odkrycie tego mechanizmu pozwoli na opracowanie takiej struktury metalu, który, w zależności od środowiska w którym będzie stosowany, mógłby ulegać samonaprawie.

 

 

[Astroboy 34]

Arcyciekawe odkrycie, ale zapewniam, branża motoryzacyjna nie będzie tym zainteresowana.

[Sławko 101]

Z tytułu i początku artykułu wywnioskowałem, że chodzi o samonaprawianie przy rozciąganiu w poprzek pęknięcia, co rzeczywiście wydaje mało intuicyjne. Na filmie natomiast widać, że chodzi o rozciąganie wzdłuż pęknięcia. Samonaprawianie w takim układzie nie wydaje się już takie mało intuicyjne.

Zróbcie szczelinę w pasku gumy. Gdy zacznie się ją rozciągać w poprzek, szczelina powiększy się. Gdy rozciągniemy wzdłuż, szczelina zmniejszy się, a jej krawędzie zbliżą się do siebie. Podobnie będzie z okrągłym otworem w gumie z tym, że w tym przypadku krawędzie otworu zbliżą się do siebie niezależnie od kierunku rozciągania, a przy bardzo dużym rozciągnięciu mogą się nawet zetknąć.

[Acrux 4]

Aa, dzięki Sławko, teraz rozumiem o co chodzi z tym rozrywaniem. Bo ten filmik jakoś do mnie nie przemówił.