En la escala micrométrica, las propiedades de deformación de los metales cambian profundamente:el comportamiento suave y continuo de los materiales a granel a menudo se vuelve desigual debido a explosiones de deformación aleatorias de varios tamaños. La razón de este fenómeno es la compleja redistribución intermitente de las dislocaciones de la red (que son defectos cristalinos en forma de línea responsables de la deformación irreversible de los materiales cristalinos) debido a la carga externa, que también es la causa de la formación de la superficie irregular en forma de escalón. sobre la deformación.

Para estudiar este fenómeno con más detalle, grupos de investigación de la Universidad Eötvös Loránd de Budapest, la Universidad Charles de Praga y la École des Mines de Saint-Étienne han desarrollado una plataforma micromecánica de alta sensibilidad, donde se pueden detectar ondas elásticas débiles emitidas por la muestra durante la deformación de pilares a escala micrométrica. Los experimentos de compresión realizados en tales micropilares monocristalinos de zinc en un microscopio electrónico de barrido confirmaron que estas llamadas señales acústicas ocurren durante los estallidos de tensión, por lo que este experimento nos permitió, por primera vez, prácticamente escuchar el "sonido de las dislocaciones".

Las señales acústicas se muestrean con una frecuencia de 2,5 MHz; por lo tanto, brindan información extremadamente detallada sobre la dinámica de las dislocaciones. Los análisis estadísticos en profundidad realizados por los investigadores revelaron que los estallidos de tensión exhiben una estructura de dos niveles:lo que hasta ahora se ha visto como un solo deslizamiento de plástico es, de hecho, el resultado de varios eventos correlacionados en una escala de tiempo de μs-ms.

El resultado más sorprendente de los experimentos es que este proceso, a pesar de las diferencias fundamentales entre los mecanismos de deformación de los metales y el de las placas tectónicas, resultó ser completamente análogo a los terremotos.

Las señales acústicas emitidas por las piezas de prueba siguieron las leyes empíricas fundamentales establecidas para las principales sacudidas y réplicas en sismología, como las leyes de Gutenberg-Richter y Omori.

“Se espera que estos resultados tengan un alto impacto tecnológico ya que, por primera vez, pudimos observar una conexión directa entre las señales acústicas y los eventos plásticos que las emitían”, dijo Péter Dusán Ispánovity, profesor asistente de la Universidad Eövös Loránd y director de el Grupo de Investigación en Micromecánica y Modelado Multiescala. "Dado que la medición de la emisión acústica es un método frecuente para monitorear y localizar fallas materiales en aplicaciones tecnológicas, al proporcionar información fundamentalmente nueva sobre la física subyacente, se espera que nuestros resultados contribuyan al desarrollo de esta técnica".

David Ugi, Ph.D. estudiante en el grupo de Ispánovity y autor correspondiente de la publicación agregó que "estos experimentos son bastante complejos, ya que uno tiene que acoplar la herramienta de manipulación de precisión nanométrica con el sensor acústico extremadamente sensible, todo en la cámara de vacío de un microscopio electrónico de barrido. Tal las mediciones, hasta donde sabemos, por el momento solo se pueden realizar en nuestro laboratorio”, agregó el joven investigador.

La metodología también se puede utilizar para investigar otros tipos de mecanismos de deformación, como maclas o fracturas, por lo que los resultados, que se publicaron en Nature Communications Se espera que abran nuevas perspectivas en la investigación de las propiedades micromecánicas de los materiales. + Explora más

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