A aplicação de tensão a um sólido faz com que o material flua - um fenômeno conhecido como instabilidade de Rayleigh-Taylor. Este fluxo faz com que as ondulações padronizadas na superfície do material cresçam, formando estruturas semelhantes a jato saindo da superfície. Crédito:Shengtai Li e Hui Li / Laboratório Nacional de Los Alamos; adaptado por APS / Joan Tycko
Uma equipe combinada de pesquisadores do Laboratório Nacional Lawrence Livermore nos EUA e do Atomic Weapons Establishment no Reino Unido descobriu que a rápida compressão do chumbo em pressões do tipo núcleo planetário o torna mais forte do que o aço. Em seu artigo publicado na revista Cartas de revisão física, o grupo descreve como eles conseguiram comprimir o metal com tanta força sem derretê-lo.
É difícil definir a resistência de um material. A resistência pode se referir à capacidade de um material resistir à dobra ou quebra sob certas condições. Para complicar ainda mais as coisas, a resistência de qualquer material pode mudar sob várias condições, como quando o calor ou a compressão são aplicados. Neste novo esforço, os pesquisadores mostraram o quão difícil pode ser determinar a resistência de um material - neste caso, liderar.
O chumbo não é muito forte. Pressionar a unha contra o terminal da bateria de um carro é o suficiente para criar marcas, por exemplo. Mas os pesquisadores com este novo esforço relatam que o metal pode ser fortalecido consideravelmente ao exercer pressão extrema.
Como parte de seu esforço para entender melhor a natureza da resistência dos materiais, os pesquisadores submeteram um pedaço de chumbo aproximadamente do tamanho de uma ervilha a uma enxurrada de lasers cortesia da National Ignition Facility. Em tudo, eles dispararam 160 feixes na amostra enquanto simultaneamente testavam sua força observando minúsculas ondulações se formando em sua superfície. Os pesquisadores adotaram essa abordagem porque lhes permitia controlar a temperatura do eletrodo variando a forma dos pulsos de laser.
Normalmente, apertar um metal o deixa quente - não é preciso muito calor para fazer o chumbo derreter. Usando os lasers, eles foram capazes de manter a amostra de chumbo abaixo de seu ponto de fusão à medida que aumentavam gradualmente a pressão ao longo de dezenas de nanossegundos. Para medir a amostra à medida que a pressão aumentou, a equipe usou raios-X para observar as ondulações formadas em sua superfície devido à compressão que transita por ela. Ao medir a forma e o comprimento das ondulações, os pesquisadores conseguiram medir a viscosidade, fluxo e resistência do material à medida que se deformava.
Os pesquisadores relatam que, quando comprimido para aproximadamente 400 gigapascals, a amostra foi medida com aproximadamente 10 vezes mais resistência do que o aço de alta resistência sob as condições ambientais.
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