Defeitos vistos viajando através do diamante mais rápido que a velocidade do som: WebCuriosos
Defeitos nos materiais nem sempre levam ao colapso. Às vezes, eles podem torná-los mais fortes.
Como você pode imaginar, é importante que os cientistas saibam qual será. Agora, um novo estudo forneceu algumas informações vitais sobre as diferenças, rastreando a velocidade com que pequenas fissuras podem viajar.
Pesquisadores de diversas instituições internacionais conseguiram registrar defeitos lineares – ou luxações – viajando mais rápido que a velocidade do som através do diamante; descobertas que também devem ser aplicadas a outros materiais importantes, melhorando modelos sobre tudo, desde terremotos até aeronaves.
“Até agora, ninguém foi capaz de medir diretamente a rapidez com que essas deslocações se espalham pelos materiais”, diz cientista de materiais Leora Dresselhaus-Marais da Universidade de Stanford.
Dresselhaus-Marais e seus colegas usaram um laser intenso para conduzir ondas de choque através de minúsculos cristais de diamante sintético, monitorando as deformações resultantes até bilionésimos de segundo com um Laser de elétrons livres de raios X.
A onda inicial através do material é elástica, com os átomos voltando ao lugar à medida que passa. A segunda é uma onda plástica, onde os padrões de átomos do diamante são permanentemente desalojados. Essas luxações causam os chamados falhas de empilhamentoonde as camadas da rede cristalina não se alinham como deveriam.
Quando os deslocamentos se encontram, eles podem se atrair ou se repelir, o que por sua vez pode criar mais deslocamentos. Compreender essas interações e a velocidade delas é crucial para descobrir como os materiais reagirão ao estresse.
“Se um material estrutural falhar de forma mais catastrófica do que se esperava devido à sua alta taxa de falha, isso não é tão bom”, diz cientista de materiais Kento Katagiri, da Universidade de Osaka, no Japão. “Precisamos aprender mais sobre esse tipo de falha catastrófica”.
Na verdade, existem dois tipos de ondas sonoras que viajam através de sólidos: mais lentas ondas sonoras transversaiscriado pela resistência do material, e mais rápido ondas longitudinais que são semelhantes aos que se movem pelo ar.
Os experimentos sugerem que os deslocamentos se espalham pelo diamante mais rapidamente do que as ondas sonoras transversais. O próximo passo é fazer testes para ver se eles conseguem vencer ondas sonoras longitudinais, o que exigirá pulsos de laser ainda mais intensos.
Saber tudo isto é uma grande ajuda para os cientistas que tentam calcular como os materiais podem reagir sob forças intensas. Até agora, os defeitos mais rápidos que o som só tinham sido modelados teoricamente.
“Compreender o limite superior da mobilidade das discordâncias em cristais é essencial para modelar, prever e controlar com precisão as propriedades mecânicas dos materiais sob condições extremas”, afirmam os pesquisadores. escrever em seu artigo publicado.
A pesquisa foi publicada em Ciência.
