Tukaj je tip: Indentirani cement prikazuje edinstvene lastnosti

Anonim

Znanstveniki Rice University so ugotovili, da bo, ne glede na velikost ali majhen del tobermorita, odgovoril na obremenilne sile na ravno enak način. Ampak pokrivanje z ostro točko bo spremenilo svojo moč.

Tobermorit je naravno prisoten kristaliničen analog kalcijevih silikat-hidrata (CSH), ki tvorijo cement, ki nato povezuje beton, najpogosteje uporabljen material v svetu. Verjamem, da je oblika tobermorita, ki so jo uporabljali stari Rimljani, ključ za legendarno moč svojih podvodnih betonskih konstrukcij.

Drobno slojni material se bo na različne načine deformiral, odvisno od tega, kako se uporabljajo standardne sile, strižne, stiskanje in napetost, vendar bo deformacija skladna med velikostjo vzorcev, v skladu z znanstvenikom Rice materialom Rouzbeh Shahsavari. Izvedel je raziskavo, ki se pojavlja v znanstvenih poročilih Nature 's Open-Access z glavnim avtorjem in študentom Lei Tao.

Za svojo najnovejšo raziskavo sta Shahsavari in Tao zgradili molekularne dinamične modele materiala. Njihove simulacije so odkrile tri ključne molekularne mehanizme pri delu v tobermoritu, ki so prav tako verjetno odgovorne za trdnost CSH in drugih slojevitih materialov. Ena je mehanizem premika, v katerem se atomi v stresu premikajo skupaj, ko poskušajo ostati v ravnotežju. Drug je difuzivni mehanizem, v katerem se atomi bolj kaotično premikajo. Ugotovili so, da material ohranja svojo strukturno celovitost najboljše pod strižni, in manj tako pri tlačni in nato natezni obremenitvi.

Za raziskovalce je bil bolj zanimiv tretji mehanizem, s katerim so se pri stiskanju nanoindentra v material nastale vezi med sloji. Nanoindenter je naprava (simulirana v tem primeru), ki se uporablja za preizkušanje trdote zelo majhnih količin materialov. Visoka napetost na točki vdrtine je spodbudila lokalne fazne preobrazbe, v katerih se je kristalinična struktura materiala deformirala in ustvarila močne vezi med sloji, pojav, ki ga standardni sili niso opazili. Moč vezave je odvisna od količine sile in, za razliko od makroskopskih stresorjev, velikosti konice.

"Ob majhni konici nanoindentra je velik pritisk, " je dejal Shahsavari. "To povezuje sosednje plasti. Ko odstranite vrh, se struktura ne vrne nazaj v prvotno konfiguracijo. To je pomembno: te spremembe so nepovratne.

"Poleg tega, da zagotovimo temeljno razumevanje ključnih deformacijskih mehanizmov, to delo razkriva pravi mehanski odziv sistema pod majhnimi lokaliziranimi (nasproti običajnimi) obremenitvami, kot je nanoindentacija, " je dejal. "Če bo sprememba velikosti vrhov (in s tem notranja topologija) spremenila mehaniko, na primer naredite material močnejši - potem bi lahko to funkcijo uporabljali za boljšo zasnovo sistema za določene lokalizirane obremenitve."

Shahsavari je asistent profesor civilnega in okoljskega inženirstva ter znanosti o materialih in nanoinženiringa.

menu
menu