Na escala de micrômetros, as propriedades de deformação dos metais mudam profundamente:o comportamento suave e contínuo dos materiais a granel muitas vezes se torna irregular devido a rajadas de tensão aleatórias de vários tamanhos. A razão para este fenômeno é a redistribuição intermitente complexa de discordâncias de rede (que são defeitos de cristal em forma de linha responsáveis ​​pela deformação irreversível de materiais cristalinos) devido ao carregamento externo, que também é a causa da formação da superfície irregular em forma de degrau na deformação.
Para estudar este fenômeno com mais detalhes, grupos de pesquisa da Universidade Eötvös Loránd de Budapeste, Universidade Charles de Praga e École des Mines de Saint-Étienne desenvolveram uma plataforma micromecânica altamente sensível, onde ondas elásticas fracas emitidas pelo espécime podem ser detectadas durante a deformação de pilares de microescala. Experimentos de compressão realizados em micropilares monocristalinos de zinco em um microscópio eletrônico de varredura confirmaram que esses chamados sinais acústicos de fato ocorrem durante explosões de tensão, portanto, esse experimento nos permitiu, pela primeira vez, praticamente ouvir o "som de deslocamentos".

Os sinais acústicos são amostrados com uma taxa de 2,5 MHz; portanto, fornecem informações extremamente detalhadas sobre a dinâmica dos deslocamentos. As análises estatísticas detalhadas realizadas pelos pesquisadores revelaram que as explosões de tensão exibem uma estrutura de dois níveis:o que até agora foi visto como um único deslizamento de plástico é, na verdade, resultado de vários eventos correlacionados em uma escala de tempo de μs-ms.

O resultado mais surpreendente dos experimentos é que esse processo, apesar das diferenças fundamentais entre os mecanismos de deformação dos metais e das placas tectônicas, foi completamente análogo aos terremotos.

Os sinais acústicos emitidos pelos corpos de prova seguiram leis empíricas fundamentais estabelecidas para os principais choques e réplicas em sismologia, como as leis de Gutenberg-Richter e Omori.

"Espera-se que esses resultados tenham alto impacto tecnológico, pois, pela primeira vez, pudemos observar a conexão direta entre os sinais acústicos e os eventos plásticos que os emitiram", disse Péter Dusán Ispánovity, professor assistente da Universidade Eövös Loránd e chefe do Grupo de Pesquisa em Micromecânica e Modelagem Multiescala. “Como a medição da emissão acústica é um método frequente para monitorar e localizar falhas de materiais em aplicações tecnológicas, ao fornecer informações fundamentalmente novas sobre a física subjacente, espera-se que nossos resultados contribuam para o desenvolvimento dessa técnica”.

Dávid Ugi, Ph.D. Aluno do grupo de Ispánovity e autor correspondente da publicação acrescentou que "esses experimentos são bastante complexos, pois é preciso acoplar a ferramenta de manipulação de precisão nanométrica com o sensor acústico extremamente sensível, tudo na câmara de vácuo de um microscópio eletrônico de varredura. medições, ao nosso conhecimento, no momento só podem ser realizadas em nosso laboratório", acrescentou o jovem pesquisador.

A metodologia também pode ser usada para investigar outros tipos de mecanismos de deformação, como geminação ou fratura, assim os resultados, que foram publicados na Nature Communications, espera-se que abram novos horizontes na pesquisa das propriedades micromecânicas dos materiais. + Explorar mais

Spin-sonics:onda acústica faz os elétrons girarem