(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

Jaderná fakulta ČVUT získala simulátor korejského reaktoru pro elektrárnu Dukovany II 

Plánovaná dostavba jaderných bloků v Dukovanech se blíží a s tím se zvyšuje i zájem studentů o …

Napsat komentář

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