Ученые выясняют, как разбиваются стекла

Ученые наблюдают кавитационное поведение трещин в стекле, чтобы понять его роль в разрушении стекловидных материалов, - пишет eurekalert.org.

Стекловидные материалы играют неотъемлемую роль в современном мире, но присущая им хрупкость долгое время была ахиллесовой пятой, которая серьезно ограничивает их полезность. Из-за неупорядоченной аморфной структуры стеклообразных материалов остается много загадок. К ним относятся механизмы разрушения традиционных стекол, таких как силикатные стекла, а также происхождение интригующих узорчатых морфологий разрушения металлических стекол.

Считается, что кавитация является основным механизмом разрушения металлических стекол, а также других стеклообразных систем. Однако до сих пор ученым не удавалось напрямую наблюдать кавитационное поведение трещин, несмотря на их интенсивные усилия.

Ситуация изменилась с недавними работами ученых из Китайской академии наук, которые успешно наблюдали влияние кавитации на характер разрушения стекол. Они обнаружили, что в распространении трещин преобладает самоорганизованное зарождение, рост и слияние нанополостей в металлических стеклах.

Ученые продемонстрировали эволюционный процесс морфологии трещин от отдельных нанополостей до волнообразных наногорфов и подтвердили, что кавитация является источником периодических структур трещин на поверхности.

Кроме того, они обнаружили, что вызванные кавитацией наноструктуры также преобладают в типичном полимерном стекле (поликарбонат) и силикатном стекле (диоксид кремния), что указывает на то, что кавитационный механизм является обычным явлением при разрушении стекол. Таким образом, пластическая текучесть, проявляемая в процессе кавитации, доказывает, что наноразмерная пластичность участвует в разрушении номинально хрупких стекол.

Открытие кавитационного поведения при разрушении стекол ставит под сомнение традиционное представление о том, как разбиваются стекла. Выводы исследователей имеют важное значение для понимания фундаментального процесса отказа в неупорядоченных системах и создают стимулы для разработки лучших очков.

[Фото: eurekalert.org]