Tata Fundamental Tədqiqatlar İnstitutu tərəfindən

Stephanie Baum tərəfindən redaktə edilib , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Gərginlik-deformasiya əyriləri kövrək və elastik materialların ziddiyyətli mexaniki reaksiyalarını göstərir. Kövrək materiallar axıcılıq nöqtəsinə çatdıqdan sonra qəfildən sınır, elastik materiallar isə sınmadan əvvəl hamar deformasiyaya uğrayır. Sınıq pəncərə şüşəsi kövrək sınığı, deformasiya edən yağ isə elastik deformasiyanı göstərir. Müəllif: Roni Çatterci, TIFR Haydarabad

Əgər maye donma nöqtəsinə qədər yavaş-yavaş soyudulursa, tərkibindəki hissəciklərin nizamlı şəkildə düzüldüyü bir kristala çevrilir. Bunun əksinə olaraq, maye çox tez soyuduqda, hissəciklər özlərini nizamlı şəkildə düzəldə bilmirlər və şüşəyə çevrilir. Şüşə kimi materiallar gündəlik həyatda hər yerdə mövcuddur. Ümumi nümunələrə pəncərə şüşəsi, müəyyən metal ərintiləri, polimerlər, köpüklər, gellər və hətta emulsiyalar və kolloidlər kimi yumşaq materiallar daxildir.

Bu materiallara xarici qüvvə tətbiq edildikdə, məsələn, əyilmə, dartılma və ya sıxılma zamanı çox fərqli davrana bilərlər. Bəzi materiallar gərginlik altında yavaş və hamar şəkildə formasını dəyişir (bu xüsusiyyət elastiklik adlanır). Bəzi materiallar əvvəlcə deformasiyaya müqavimət göstərə bilər, lakin sonra xəbərdarlıq edilmədən qəfil qırıla və ya çatlaya bilər (bu xüsusiyyət kövrəklik adlanır). Materialın əyilməsi və ya qırılması onun gündəlik əşyalarda və mühəndislik tətbiqlərində nə qədər təhlükəsiz və etibarlı şəkildə istifadə oluna biləcəyini müəyyən edir.

Alimlər eynəkləri iki növə bölürlər: güclü və kövrək eynəklər.

Kövrəklik uğursuzluğu necə formalaşdırır

Maye soyuduqca, hissəciklər hərəkət etmək üçün enerji maneələrini keçməlidirlər. Bəzi mayelərdə bu maneələr soyuduqca çox sürətlə artır. Nəticədə, hissəciklərin hərəkəti kəskin şəkildə yavaşlayır və temperaturun çox kiçik bir azalması ilə belə maye yüksək özlülüklü və ləng olur. Bunlara kövrək şüşələr deyilir. Digər mayelərdə isə enerji maneələri soyuduqca daha tədricən artır, buna görə də maye daha hamar və sabit şəkildə özlülüklü olur. Bunlara möhkəm şüşələr deyilir.

Haydarabaddakı Tata Fundamental Tədqiqatlar İnstitutunun (TIFRH) Smarajit Karmakar qrupunun tədqiqatçıları Roni Çatterci və Monoj Adhikari, Nature Communications jurnalında dərc olunmuş bir araşdırmada , şüşəli materialların kövrəkliyinin onların mexaniki yük altında necə sıradan çıxdığını idarə etdiyini bildirirlər. Tədqiqatçılar kövrək şüşələrdə soyuduqdan sonra məhsuldarlıq gərginliyinin (materialın qırılmadan əvvəl tab gətirə biləcəyi maksimum yük və ya deformasiya) sürətlə artdığını aşkar etdilər. Bunun əksinə olaraq, möhkəm şüşələr soyuduqda məhsuldarlıq gərginliyində əhəmiyyətsiz bir artım göstərir. Bundan əlavə, komanda kövrək şüşələrin kövrək, möhkəm şüşələrin isə elastik şəkildə sıradan çıxdığını müşahidə etdi.

Kövrəklik yalnız mayenin necə yavaşlaması ilə bağlı deyil. Komanda soruşdu: “Kövrəklik” şüşənin əyildikdə, dartıldıqda və ya sıxıldıqda necə reaksiya verdiyinə də təsir edə bilərmi? Materialın əyilib-qırılmaması – elastik və ya kövrək davranış göstərməsi – materialşünaslıqda uzun müddətdir ki, mərkəzi sual olub. Buna görə də kövrəkliyin mexaniki reaksiyada rolunu araşdırmaq bu davranışlara yeni bir baxış təqdim edə bilər.

Eynəkləri təkrarlanan gərginlik altında sınaqdan keçirmək

Bunu araşdırmaq üçün Çatterci genişmiqyaslı kompüter simulyasiyalarından istifadə edərək geniş temperatur diapazonunda müxtəlif növ şüşəvari materiallar hazırladı. Bu simulyasiyalarda hər bir şüşə nümunəsinə müxtəlif amplitudalı təkrarlanan geri-geri deformasiya dövrləri tətbiq edildi və nəticədə yaranan gərginlik-deformasiya əyriləri təhlil edildi.

Əvvəlcə gərginlik gərginliklə artır və axıcılıq gərginliyində maksimum dəyərə çatır. Bu nöqtədən sonra material sıradan çıxmağa başlayır və bu da gərginliyin daha aşağı dəyərə düşməsinə səbəb olur. Tədqiqatçılar bu əyrilərdən həm axıcılıq gərginliyini, həm də gərginlik düşməsinin böyüklüyünü müəyyən etdilər. Daha böyük gərginlik düşməsi kövrəklik, daha kiçik gərginlik düşməsi isə elastiklik davranışını göstərir.

Əyilmə və qırılmanın arxasındakı enerji maneələri

Əsas fizikanı anlamaq üçün tədqiqatçılar əyilmə davranışını enerji maneələri anlayışı ilə əlaqələndirdilər. Kövrək şüşələrdə material soyuduqca enerji maneələri sürətlə artır. Nəticədə, bu böyük maneələri aşmaq və materialın çıxmasını təmin etmək üçün daha böyük bir gərginlik tələb olunur. Beləliklə, çıxılma gərginliyi soyuduqca sürətlə artır. Material daha böyük bir gərginliyə tab gətirə bildiyindən, maksimum gərginlik də artır. Bu, kövrək davranışın əlaməti olan çıxılma zamanı daha böyük bir gərginlik düşməsinə səbəb olur. Möhkəm şüşələrdə enerji maneəsi soyuduqca daha sabit şəkildə artır və bu da çıxılma gərginliyində əhəmiyyətsiz bir artıma və müvafiq olaraq daha az gərginlik düşməsinə səbəb olur ki, bu da elastik davranışı göstərir.

Ümumilikdə, bu tədqiqat göstərir ki, kövrəklik materialın qəfil qırılıb-qırılmayacağına və ya hamar şəkildə deformasiyaya uğrayacağına qərar verməkdə əsas amildir. Bu fikir alimlərə və mühəndislərə geniş istifadə sahələri üçün təkmilləşdirilmiş təhlükəsizlik və performansa malik daha yaxşı materiallar dizayn etməyə kömək edə bilər.

Nəşr detalları

Roni Chatterjee və digərləri, Şüşə əmələ gətirənlərin kövrəkliyinin salınımlı kəsmə altında yumşalma keçidində rolu, Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-71157-w

Jurnal məlumatları: Nature Communications 

Əsas anlayışlar

Mexaniki və akustik xüsusiyyətlərMexaniki deformasiyaNizamsız sistemlərMexaniki sınaq

Tata Fundamental Tədqiqatlar İnstitutu tərəfindən təmin edilir Bu hekayənin arxasında kim dayanır?

Stefani Baum

The New School-dan TESOL üzrə magistr dərəcəsi. Dil öyrənməyə və biologiya və kosmik tədqiqatlar üzrə elmi xəbərləri redaktə etməyə həvəslidir. Tam profil →

Endryu Zinin

Fizika üzrə magistr dərəcəsi və tədqiqat təcrübəsi. Uzun müddət elm xəbərləri həvəskarı. Science X-in redaksiya uğurunda əsas rol oynayır. Tam profil →

Daha ətraflı araşdırın

Şüşə necə “titrəyir” və kifayət qədər güclü basıldıqda niyə axmağa başlayır?