Los vidrios son un enigma entre las fases sólidas. Al igual que los sólidos cristalinos, son duros, pero a diferencia de los cristales, son amorfos a escala molecular. Debido a este trastorno estructural, cada pieza de vidrio está técnicamente fuera de equilibrio y es única. Como resultado, sus propiedades dependen no solo de sus ingredientes químicos, sino de cómo se enfrió.
Su amorfa hace que sea difícil describir los anteojos con un modelo general. Ahora, sin embargo, un equipo dirigido por la Universidad de Osaka ha utilizado simulaciones para conectar el recocido enfriamiento o compresión de un vidrio con su respuesta mecánica a la tensión. En particular,su estudio, publicado en Avances científicos - enfocado en dos métricas clave de comportamiento sólido, elasticidad y plasticidad.
Cuando se deforma por deformación por cizallamiento, un sólido "elástico" vuelve a su forma original después de que se libera la deformación. En contraste, los plásticos conservan permanentemente su nueva forma. Este contraste entre los cambios "reversibles" e "irreversibles" tiene implicaciones sobre cómolos materiales responden a fuerzas mecánicas: en el cuerpo, en aplicaciones técnicas e incluso a escala geológica.
"Modelamos un conjunto de coloides densos, un tipo de sólido amorfo, hecho de esferas duras", dice el coautor del estudio, Hajime Yoshino. "Las esferas no representan moléculas reales, pero muestran si tales lentes densosson elásticos. Simulamos cómo respondieron al esfuerzo cortante y a las deformaciones normales. Nuestras grandes supercomputadoras mapearon por completo los diagramas de fases de deformación de los formadores de vidrio por primera vez, para explorar su reología ".
Cada vidrio mostró cuatro tendencias básicas. Bajo pequeñas deformaciones eran perfectamente elásticas. A deformaciones más altas se volvieron parcialmente plásticas, no lograron recuperar el estado original cuando la deformación se levantó parcialmente. Eventualmente enfrentan cualquiera de los dos destinos opuestos en deformaciones más grandes: falla total al fracturar ceder para liberar el estrés, o completar la parada por atasco congestionarse. La región entre ceder y atascarse en el diagrama de fase definido donde el vidrio original permaneció estable.
"Podemos entender las respuestas como las de anteojos estables, parcialmente estables e inestables", explica el autor principal, Yuliang Jin. "Curiosamente, el tamaño de la región sólida, y su subzona estable, depende de qué tan bienel vidrio fue recocido. Los mejores vidrios recocidos tienen mayores posibilidades de atascarse bajo cizallamiento. Nuestro trabajo es el primero en demostrar que el destino final de un vidrio bajo tensión de cizallamiento puede ser ceder o atascarse ".
La materia blanda condensada se encuentra en toda la tecnología y la naturaleza, por ejemplo, en espumas, emulsiones y tejidos biológicos. Debido a que dicha materia blanda condensada, como el vidrio, es amorfa, una comprensión más profunda de cómo adaptar las propiedades de los vidrios puede tenerimpacto más amplio en el diseño del material.
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Materiales proporcionado por Universidad de Osaka . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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