Los investigadores han adquirido conocimientos sobre cómo se rompe el vidrio aplicando las teorías de la mecánica de fractura a experimentos con vidrio. Los materiales frágiles, como el vidrio, se rompen al ser sometidos a fuerzas o tensiones. El equipo creó el primer registro de fracturas a nanoescala que se producen en fibras de vidrio a medida que se rompen, a alta velocidad y resolución en el tiempo.
Los científicos utilizaron tomografía de rayos X 3D en la Fuente Avanzada de Fotones (APS) de Argonne para crear un "vídeo" en 3D de los procesos de fractura del vidrio. El experimento, realizado en la línea de luz 32-ID de la APS, combina una resolución espacial ultraalta utilizando rayos X duros con una resolución temporal inferior a microsegundos utilizando tomografía de alta velocidad por primera vez, permitiendo así nuevos conocimientos sobre los mecanismos de deformación y fractura de los materiales.
Los resultados demuestran la fuerte influencia de las fallas y defectos a nanoescala en el comportamiento de la fractura. Además, las mediciones muestran la importancia de una capa nanométrica amorfa de menor densidad alrededor de las fibras de vidrio en los procesos de daño. Los hallazgos tienen implicaciones directas para la falla de materiales frágiles en muchas aplicaciones de ingeniería, como dispositivos electrónicos, materiales de construcción livianos y vidrio protector.
"La fractura del vidrio es un fenómeno multiescala que involucra características de fractura tanto nano como microscópicas que ocurren en diferentes escalas de tiempo y longitud, lo que hace que caracterizar y comprender los mecanismos sea una tarea desafiante", dice Robert Ritchie, profesor del Departamento de Ciencia de Materiales y Ingeniería.
"Lo que hace que estos resultados sean tan interesantes no es sólo la belleza de los fenómenos observados", dice Weonho Yang de Argonne, "sino también que el comportamiento observado de las fracturas puede explicarse teóricamente en gran medida. Este nivel de comprensión es nuevo en este campo. "
