Фізики навчилися робити тріщини в рідині

Кадри одночасного зростання двох тріщин в колоні рідини

Qian Huang et al. / PRL, 2016

Фізики з Данського технічного університету і Університету Дрекселя вивчили процес виникнення тріщин в полімерних рідинах.

Виявилося, що, на відміну від тендітних твердих тіл, деформація, при якій в об'ємі рідини виникає тріщина, майже не змінюється від досліду до досліду. Крім того, в рідинах можливий одночасний ріст декількох тріщин, неможливий в твердих тілах. Дослідження опубліковане в журналі Physical Review Letters, коротко про неї повідомляє Physics.

Автори вивчали поведінку в'язкопружного розчину полістиролу при швидких деформаціях. Для цього субстанцію поміщали між двома носіями, один з яких потім різко піднімали. Температура полімеру при цьому становила 120 градусів Цельсія - на 30 градусів вище температури переходу кристал-скло. Речовина при цьому витягувалося в колони, його поведінка вчені фіксували за допомогою високошвидкісної камери.

Виявилося, що розрив в колонах наступав при значних деформаціях - більше 250 відсотків. Іншим незвичайним результатом стала відтворюваність критичних параметрів утворення тріщин. У твердих тілах початок тріщиноутворення пов'язаний з початковою наявністю в матеріалі мікротріщин: розрив виникає там, де є «слабка ланка». Через це і порогове навантаження, необхідне для розриву твердого тіла, змінюється з параметрами «слабкої ланки» в кожному конкретному зразку.

Той факт, що в рідині від зразка до зразка не змінюються критичні деформації, говорить про інший механізм початку росту тріщини. До того ж через поверхневу напругу мікротріщини просто не можуть виникати в рідини. Автори припускають, що джерелом зростання тріщин є неоднорідності нагріву речовини.

Вчені помітили й іншу важливу вказівку на те, що механізм «слабкої ланки» не працює в рідинах. У деяких експериментах фізики фіксували створення і зростання відразу двох тріщин, що знаходяться в різних точках колони. У твердих тілах це майже неможливо. Цікаво, що форма тріщин в рідких зразках виявилася близькою до форми звичайних тріщин.

За словами вчених, дослідження показує, як тимчасової масштаб (швидкість розтягування, в даному випадку) може впливати на поведінку матеріалу. Цікавим завданням є пошук кількісного зв'язку між властивостями матеріалу (в'язкістю і пружністю) і енергією утворення тріщин. Побудувавши такий взаємозв'язок, фізики отримають новий спосіб управління властивостями матеріалів.

Рекомендуємо прочитати

Це може бути цікавим

Як Україна поверне Крим

Дипломат Богдан Яременко розповів, що повинна робити українська влада, для того щоб повернути Крим....

загрузка...

Схожі публікації

Дивіться, що пишуть

Раскрыта причина появления гигантских морских животных

Американские ученые из Чикагского и Стэнфордского университета выяснили, почему такие морские животные, как киты, имеют гигантские размеры....