Cómo se deforman y rompen las cosas es importante para los ingenieros, ya que les ayuda a elegir y diseñar qué materiales van a usar para construir cosas. Investigadores de la Universidad de Aalto y la Universidad de Tampere han estirado muestras de aleación de metal hasta su punto de ruptura y las han filmado con cámaras ultrarrápidas para estudiar lo que sucede. Sus descubrimientos tienen el potencial de abrir una nueva línea de investigación en el estudio de la deformación de materiales.

Cuando los materiales se estiran un poco, se expanden, y cuando cese el estiramiento, vuelven a su tamaño original. Sin embargo, si un material se estira mucho, ya no vuelven a su tamaño original. Este estiramiento excesivo se denomina deformación "plástica". Los materiales que han comenzado a deformarse plásticamente se comportan de manera diferente cuando se estiran aún más, y finalmente romper en dos. Algunos materiales, incluidas las aleaciones de aluminio livianas que se utilizan en aplicaciones de alta tecnología como automóviles y aviones, comienzan a deformarse de manera impredecible cuando se deforman plásticamente. El problema específico que los investigadores estaban interesados ​​en resolver se llama efecto Portevin-Le Chatelier (PLC), donde las bandas de deformación en el material se mueven a medida que se estira. El movimiento de estas bandas provoca la deformación impredecible, y los investigadores querían comprender mejor cómo se movían, para poder predecir mejor cómo se deformarían estos materiales. "Había modelos de cómo se deformaban estos materiales, "dijo el profesor Mikko Alava, el líder del grupo de investigación de Aalto, "pero hasta ahora, no fueron muy útiles ".

Para desarrollar el nuevo modelo, los investigadores utilizaron cámaras de muy alta velocidad, iluminado con luz láser, para fotografiar las muestras. Una vez que recopilaron estos datos, pudieron ver qué modelos teóricos se ajustan a los datos. Descubrieron que un modelo para el comportamiento de los imanes, llamado modelo ABBM, podría usarse para predecir el comportamiento de los materiales, ya que se deformaron muy bien. El modelo ABBM está bien establecido en la ciencia de los materiales para describir el cambio de magnetización en los imanes. "El arte de la teoría de este trabajo fue darse cuenta de qué parámetros del material se alineaban con los parámetros en una versión evolucionada del modelo ABBM, "dijo el profesor Alava, "y luego, al recopilar la gran cantidad de datos que hicimos, pudimos mostrar cómo se podría utilizar el modelo para predecir la deformación en estos materiales ". Los resultados se publican en Avances de la ciencia .

"Hasta ahora la resolución temporal de los experimentos no ha sido suficiente para la comparación con este tipo de modelo, "dijo Tero Mäkinen, Candidato a doctorado con mayor responsabilidad de estudio. "El movimiento de las bandas de deformación ha sido estudiado previamente, particularmente en la comunidad de la ciencia de los materiales, pero uno realmente necesita ver los detalles finos para poder mostrar que las bandas se comportan, en cierto sentido, de manera similar a los imanes ".

"Es bastante notable que dos fenómenos que aparentemente son tan diferentes, el cambio de magnetización en los imanes y la propagación de las bandas de deformación en las aleaciones, puedan describirse con lo mismo, modelo simple de física estadística, "dice el profesor asociado Lasse Laurson de la Universidad de Tampere, que participaron en el estudio.

La investigación ha tardado en llegar. "La idea general se me ocurrió por primera vez alrededor de 2015, "explica el profesor Alava, pero ahora que se ha demostrado que el modelo se aplica al efecto PLC en aleaciones de aluminio, el grupo está interesado en probar si se aplica a una gama más amplia de aleaciones metálicas. "Hay varios tipos diferentes de bandas de PLC que pueden existir en materiales, lo hemos mostrado para un tipo, y ahora queremos ver si se aplica a todos ellos ".