Fig. 1. Observación de la propagación de grietas dominada por cavitación en un vidrio metálico. Crédito:Instituto de Física
Los materiales vidriosos juegan un papel integral en el mundo moderno, pero la fragilidad inherente ha sido durante mucho tiempo el talón de Aquiles que limita severamente su utilidad. Debido a la estructura amorfa desordenada de los materiales vítreos, quedan muchos misterios. Estos incluyen los mecanismos de fractura de los vidrios tradicionales, como vasos de silicato, así como el origen de las intrigantes morfologías de fracturas modeladas de los vidrios metálicos.
Se ha asumido ampliamente que la cavitación es el mecanismo subyacente que gobierna la fractura de vidrios metálicos, así como otros sistemas vidriosos. Hasta ahora, sin embargo, los científicos no han podido observar directamente el comportamiento de cavitación de las fracturas, a pesar de sus intensos esfuerzos.
Esta situación cambió con el trabajo reciente del Dr. Shen Laiquan, Prof. Bai Haiyang, Prof. Sun Baoan, y otros del grupo del Prof. Wang Weihua en el Instituto de Física de la Academia China de Ciencias (CAS), que han observado con éxito el efecto de la cavitación sobre el comportamiento de la fractura en vasos. Revelaron que la propagación de grietas está dominada por la nucleación autoorganizada, crecimiento, y coalescencia de nanocavidades en vidrios metálicos.
Mostraron el proceso evolutivo de las morfologías de grietas desde nanocavidades separadas hasta nanocorrugaciones en forma de ondas, y confirmó que la cavitación es el origen de patrones periódicos de superficie de fractura.
Además, encontraron que los nanopatrones inducidos por la cavitación también prevalecen en el vidrio de polímero típico (policarbonato) y el vidrio de silicato (sílice), indicando que el mecanismo de cavitación es común en la fractura de vidrios. El flujo de plástico exhibido por el proceso de cavitación prueba así que la ductilidad a nanoescala está involucrada en la rotura de vidrios nominalmente frágiles.
Fig. 2. Evolución de fisuras desde nanocavidades separadas hasta nanocorrugaciones onduladas. Crédito:Instituto de Física
El descubrimiento del comportamiento de la cavitación en la fractura de vasos desafía el concepto tradicional de cómo se rompen los vasos. Los hallazgos de los investigadores tienen implicaciones significativas para la comprensión del proceso fundamental de falla en sistemas desordenados. y ofrece incentivos para diseñar mejores vidrios.
Fig. 3. Patrones de superficie de fractura nanoestructurada inducida por cavitación en vidrios de polímero y sílice. Crédito:Instituto de Física
Este estudio, titulado "Observación de la cavitación que gobierna la fractura en vidrios, "fue publicado en Avances de la ciencia .
