(c) Graphicstock

Mikroskopická zemětřesení v kovech

Nejdůležitější inovací je možnost záznamu akustické emise, tj. elastického vlnění uvolněného v důsledku pohybu dislokací během deformace.

Čeští vědci ve spolupráci s kolegy z Maďarska a Francie sestavili unikátní experimentální zařízení, které umožňuje sledovat dynamiku deformačních procesů v mikroskopických kovových vzorcích s vysokým časovým a prostorovým rozlišením. Jejich práce otevírá nové perspektivy pro studium mikromechanických vlastností materiálů.

Plastická deformace většiny kovových materiálů se na makroskopické úrovni vyznačuje hladkým a homogenním tečením, které je výsledkem složení mnoha lokálních procesů plastické deformace probíhajících současně. Na mikroskopické úrovni je tomu ale jinak. Proces je nehomogenní a nespojitý, na záznamu zpravidla pozorujeme nahodilé skoky deformačního napětí. Příčinou tohoto rozdílu je fakt, že přechodem na mikroskopickou úroveň se plně projeví redistribuce čárových poruch krystalu (dislokací) v důsledku přiloženého mechanického napětí. Na povrchu vzorku pak můžeme pozorovat nepravidelné skluzové čáry, jak ukazuje obrázek a krátké video na kanálu YouTube.

deformace
Skluzové čáry na deformovaném vzorku zinku

Vědci z Univerzity Karlovy, Univerzity Loránda Eötvöse v Budapešti (Maďarsko) a École des Mines de Saint-Étienne (Francie) vyvinuli velmi citlivé mikromechanické zařízení, které představuje nanoindentor, tedy zařízení umožňující studium mechanických vlastností na velmi malých (mikroskopických) vzorcích. Nanoindentor je umístěn v komoře rastrovacího elektronového mikroskopu, což umožňuje sledovat probíhající plastickou deformaci s velkým prostorovým rozlišením. „Nejdůležitější inovací je nicméně možnost záznamu akustické emise (AE), tj. elastického vlnění uvolněného v důsledku pohybu dislokací během deformace. Jako první jsme ukázali, že energie AE vyzářená dislokacemi během jednoho skoku na deformační křivce je přímo úměrná uložené deformační energii,“ vysvětluje Dr. Michal Knapek z katedry fyziky materiálů Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy, spoluautor studie, kterou v dubnu zveřejnil renomovaný časopis Nature Communications. Záznam AE získaný se vzorkovací frekvencí 2,5 MHz podává velmi podrobnou informaci o dynamice pohybu dislokací. „Statistická analýza dat AE mimo jiné ukázala, že navzdory tomu, že skok napětí na deformační křivce se jeví jako jedna izolovaná událost, ve skutečnosti jde o výsledek několika korelovaných a kolektivních skluzů dislokací na mikrosekundové časové škále,“ dodávají doc. Chmelík a prof. Máthis, další spoluautoři článku.

Nejpřekvapivějším výsledkem studie je nalezení analogie mezi dislokačním skluzem a zemětřesením. Navzdory zcela rozdílným mechanismům posuvu tektonických vrstev, resp. plastické deformace kovů, oba procesy vykazují identické statistické charakteristiky, např. pokud jde o parametry rozdělení otřesů následujících hlavní otřes, či událostí následujících po kolektivním uvolnění dislokací v důsledku působícího napětí. Tento objev tak otevírá nové perspektivy výzkumu v seismologii a ve fyzice materiálů.

tisková zpráva Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy

NASA potvrdila první úspěšný test planetární obrany v historii Země

Dnes v 1:14 ráno středoevropského letního času americká sonda Double Asteroid Redirection Test (DART) uskutečnila …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close