Как разрушаются сложные материалы: новое исследование
В ходе исследования ученые поместили образцы пористого полиэтилена, разработанного в НИТУ «МИСиС», в вакуумную камеру сканирующего электронного микроскопа вместе с миниатюрной машиной для механических испытаний. Полученные с помощью специального программного обеспечения сотни фотографий затем обрабатывались методом корреляции цифровых изображений.
В итоге были получены подробные карты распределения микродеформаций, описывающие изменение концентрации напряжений в различных областях материала. Ученые Сколтеха и НИТУ «МИСиС» обнаружили, что деформация при сжатии материалов происходит не равномерно, а путем образования полос, которые постепенно удлиняются и захватывают весь объем материала.
«С помощью тестов на полиэтилене мы научились строить «живые карты» деформаций внутри сложного пористого материала по мере его нагружения. Анализ этих микродеформаций позволил выявить зоны, где деформации концентрируются при испытании образца, а значит и при работе изделия. Ранее такие узкие зоны предполагались только теоретически», — отметил доцент кафедры Физической химии НИТУ «МИСиС» Алексей Салимон.
Предложенная учеными методика, по их словам, отличается простотой, универсальностью и возможностью быстрого распространения на лаборатории, оснащенные приборами, дающих цифровые изображения с достаточным разрешением.
Исследованный пористый сверхвысокомолекулярный полиэтилен широко применяется в медицине, например, для замены фрагментов костей и хрящей, а также в клеточных технологиях в качестве субстратов клеток. Полученные данные, считают ученые, позволят усовершенствовать технологию его применения.
В дальнейшем коллектив специалистов Сколтеха и НИТУ «МИСиС» намерен работать над развитием микромеханических методов исследования и созданием российской линейки испытательного оборудования и ПО для изучения сложных, иерархически структурированных материалов.
