Aparentemente, el tamaño no siempre importa. Un extenso estudio realizado por un grupo de investigación interdisciplinario sugiere que las propiedades de deformación de los nanocristales no son muy diferentes de las de la corteza terrestre.
"Cuando los materiales sólidos como los nanocristales, los vidrios metálicos a granel, las rocas o los materiales granulares se deforman lentamente por compresión o cizallamiento, se deslizan intermitentemente con aludes de deslizamiento similares a los terremotos", explicó Karin Dahmen, profesora de física en la Universidadde Illinois en Urbana-Champaign. "Por lo general, estos sistemas se estudian por separado. Pero descubrimos que el comportamiento de escala de sus estadísticas de deslizamiento coincide en un rango sorprendentemente amplio de diferentes escalas de longitud y estructuras de materiales".
"Identificar el acuerdo en aspectos de las estadísticas de deslizamiento es importante, porque nos permite transferir resultados de una escala a otra, de un material a otro, de una tensión a otra, o de una tasa de deformación a otra", afirmó ShiveshPathak, un estudiante universitario de física en Illinois, y coautor del artículo, "Estadísticas del terremoto universal: de nanocristales comprimidos a terremotos", apareció en Informes científicos . "El estudio muestra cómo identificar y explicar elementos comunes en los mecanismos de deformación de diferentes materiales en diferentes escalas.
"Los resultados proporcionan nuevas herramientas y métodos para usar las estadísticas de deslizamiento para predecir la deformación futura de los materiales", agregó Michael LeBlanc, un estudiante graduado de física y coautor del artículo. "También aclaran qué parámetros del sistema afectan significativamente el comportamiento de la deformaciónen escalas de gran longitud. Esperamos que los resultados sean útiles para aplicaciones en pruebas de materiales, predicción de fallas y prevención de riesgos ".
Los investigadores que representan una amplia gama de disciplinas, incluidas física, geociencias, ingeniería mecánica, ingeniería química y ciencia de materiales, de los Estados Unidos, Alemania y los Países Bajos, contribuyeron al estudio, comparando cinco sistemas experimentales diferentes, envarias escalas diferentes, con predicciones del modelo.
Cuando se corta un sólido, cada punto débil se atasca hasta que el esfuerzo cortante local excede un umbral de falla aleatorio. Luego se desliza en una cantidad aleatoria hasta que se vuelve a pegar. El esfuerzo liberado se redistribuye a todos los otros puntos débiles. Por lo tanto,un punto débil deslizante puede provocar que otros puntos fallen en una avalancha de deslizamiento.
Usando herramientas de la teoría de las transiciones de fase, como el grupo de renormalización, se puede mostrar que las estadísticas de deslizamiento del modelo no dependen de los detalles del sistema.
"Aunque estos sistemas abarcan 13 décadas en la escala de longitud, todos muestran el mismo comportamiento de escala para sus distribuciones de tamaño de deslizamiento y otras propiedades estadísticas", afirmó Pathak. "Sus distribuciones de tamaño siguen la misma función simple ley de potencia, multiplicada porel mismo corte exponencial "
El límite, que es el tamaño más grande de deslizamiento o terremoto, crece con la fuerza aplicada para materiales que abarcan escalas de longitud de nanómetros a kilómetros. La dependencia del tamaño del deslizamiento o terremoto más grande en el estrés refleja el comportamiento "sintonizado crítico", en lugar dela llamada criticidad autoorganizada, lo que implicaría independencia de estrés.
"El acuerdo de las propiedades de escala de las estadísticas de deslizamiento a través de escalas no implica la previsibilidad de deslizamientos o terremotos individuales", dijo LeBlanc. "Más bien, implica que podemos predecir el comportamiento de escala de las propiedades promedio de las estadísticas de deslizamiento yla probabilidad de resbalones de cierto tamaño, incluida su dependencia del estrés y la tasa de deformación ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ingeniería de la Universidad de Illinois . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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