Исследователи фиксируют, как материалы разламываются от удара тока

схожие новости

Понимание того, как материалы деформируются и разрушаются при сильном ударе током, имеет ключевое значение в широком спектре областей, включая астрофизику, материаловедение и аэрокосмическую технику. Но до недавнего времени роль пустот в таком быстром процессе не могла быть определена, для этого требовалось проводить измерения с точностью до миллионных долей миллиардной секунды.

Теперь международная исследовательская группа использовала сверхъяркие рентгеновские лучи для фиксации первого наблюдения за тем, как эти пустоты развиваются и способствуют повреждению меди после удара током.

— Независимо от того, находятся ли эти материалы в спутнике, пораженном микрометеоритом, космическом корабле, входящем в атмосферу с гиперзвуковой скоростью, или во взрывающемся реактивном двигателе, они должны полностью поглотить всю эту энергию без масштабных сбоев. Этот эксперимент — первая попытка проследить за тем, как материал сжимается и расширяется во время деформации перед своим окончательным распадом, — говорит ведущий автор Джеймс Коакли, доцент кафедры машиностроения и аэрокосмической техника в Университете Майами.

Чтобы увидеть, как материалы реагируют на интенсивное напряжение, исследователи подвергли образец меди током пикосекундных лазерных импульсов и использовали импульсы рентгеновского лазера для отслеживания деформации меди. Они зафиксировали, как атомная решетка материала сначала сжималась, а затем расширялась, создавая поры или пустоты, которые росли, сливались и в итоге разрушали материал

В ходе эксперимента исследователи направляли на медный образец лазерные импульсы, а затем рассеивали рентгеновские лучи от лазерного источника когерентного света (LCLS) линейного ускорителя SLAC через материал, чтобы отследить его деформацию. По образцам рассеянных рентгеновских лучей, сделанным в двух детекторах, они смогли увидеть, как ударная волна сжимала, а затем расширяла атомную решетку материала в одном детекторе, одновременно наблюдая эволюцию пустот во втором.

По словам Коакли, первоначальное сжатие закрыло существовавшие ранее пустоты в материале. По мере того, как он снова расширялся, появлялось все больше и больше этих маленьких пустот, которые зарождаются и разрастаются по мере распространения повреждений материала — как кусок швейцарского сыра. В определенный момент пустоты начинают соединяться вместе, пока в конечном итоге у вас не останутся большие поры, которые вызовут окончательный распад.

Исследование опубликовано в статье на официальном сайте SLAC.

Читать еще

Комментарий

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите ваш комментарий!
пожалуйста, введите ваше имя здесь