Sticla are de multe ori de stres intern, care este pus în etapa de formare a obiectului. În ultima sa lucrare, o echipă de oameni de știință din Germania, a prezentat modelul de stres rezidual la nivel molecular. În activitatea lor au combinat experimente, rezultatele modelării matematice, precum și teoria construite pentru sisteme de margele microscopice care simuleaza sticla. Oamenii de știință au descoperit că, spre deosebire de unele previziuni, stresul rezidual din sticlă poate fi permanentă (și care nu tinde la zero) pentru o lungă perioadă de timp. Acest lucru poate fi văzut ca un alt argument în favoarea teoriei că sticla - nu este doar un lichid foarte vâscos. In plus, oamenii de știință au reușit să controleze cu precizie tensiunea reziduală, demonstrând că istoria anterioară a sarcinii operate extern poate determina bine proprietățile materialului în viitor.
Un exemplu celebru de stres rezidual din sticlă - așa-numita „lacrima olandeză.“ Răcirea sticlei topite în rezultatele de apă rece în aspectul obiectelor într-o forma de picaturi curbate, în care „cap“ poate rezista la lovituri de ciocan. Cu toate acestea, în cazul în care ați rupe coada subțire de acest design, toate explodeaza literalmente. Acest comportament se explică prin procesul de formare a „lacrimi olandeze.“ Când prima picătură cade în apă, suprafața sa exterioară se răcește și se solidifică mai rapid, prevenind spațiul interior al reducerii ulterioare. Acest lucru duce la o creștere a forței „cap“.
Este demn de remarcat faptul că „lacrimile olandeze“ - nu singurul exemplu în cazul în care tensiunea în faza de fabricație poate oferi o mai mare rezistență structurală în viitor. încercare și eroare inginerii au găsit modalități de a utiliza stresul pentru a crește puterea de sticlă nu numai, ci, de asemenea, aliaje metalice. Dar, în ciuda toate beneficiile practice ale acestor proceduri, există încă o lume științifică cunoaște foarte puțin despre detaliile microscopice ale tensiunilor reziduale.
Una dintre cele mai populare modele de comportament dezordonate din sticla spune că materialul este în esență un lichid foarte vâscos, astfel încât tensiunea reziduală pe termen lung, ar trebui să dispară, deoarece moleculele sunt obligate să se deplaseze sub acțiunea forțelor interne. Dar această imagine este încă incompletă a rămas. complementul său oamenii de știință de la Institutul de Fizica Materialelor în spațiu, la Centrul Aerospațial German (Germania). Cercetătorii au dezvoltat o imagine cu multiple fațete, inclusiv experimentele rezultatele modelării matematice și calcule pentru a explica cazul specific al tensiunilor reziduale.
oamenii de știință experimente prezentate au fost construite folosind bile submicronice de plastic care plutesc într-un lichid (care a fost echivalent cu moleculele de sticlă). Fiecare minge de plastic, de fapt, este într-un potențial bine, sau așa-numita „celula“ este definit de către vecinii săi cei mai apropiați. La concentrații mici de granule amestec se comportă ca un lichid sau un gel gros, dar peste un anumit perle densitate se poate lipi în loc, în timp ce restul neordonate, moleculele din sticla. Astfel, modificarea concentrației a permis oamenilor de stiinta pentru a comuta cu ușurință între zhidkostnopodobnym și statele sticloase.
Pentru comparație acestor oameni de știință state creat într-o soluție coloidală folosind un accent special instrument de forfecare. Apoi, forța a fost măsurată tensiunilor interne care are loc în soluție. Sa constatat că această forță dispare după câteva secunde (deoarece bilele sunt liberi să se deplaseze pentru a reduce stresul intern) în stare zhidkostnopodobnom. Dar, în starea sticloasă prima putere este, de asemenea, redusă și apoi sa stabilizat la o valoare fixă. Acest comportament se află în contrast puternic în contradicție cu ideea că sticla - este doar un lichid cu viscozitate ridicată.
Prin diverse teste, oamenii de știință viteza de apariție a deformație la forfecare a variat, și a constatat că tensiunea reziduală scade odată cu creșterea ratei inițiale de deformare. Acest lucru dovedește că sticla poate fi în diferite stări, în funcție de istoricul mecanică. Trebuie remarcat faptul că o astfel de memorie efect este bine cunoscut în ceea ce privește istoria termică (rate diferite de încălzire și răcire), dar într-o măsură mult mai mică - în raport cu solicitările mecanice.
Pentru a înțelege mai bine acest comportament, echipa a folosit dinamica moleculara, ceea ce a permis pentru a urmări mișcarea de margele individuale. Pe baza simulărilor efectuate, au construit un model complex, care explică memoria mecanică. În acest model, efortul de forfecare rupe „celule“, care sunt fiecare minge, permițându-le să se îndrepte spre echilibru sub influența tensiunilor interne. Deformarea mai rapid de forfecare, cu atât mai mult prejudiciată; în consecință, granulele cu eliberare rapidă pot ocupa o poziție de echilibru. Cu toate acestea, „celulele“ sunt rapid restaurate, „blocarea“ bilele rămase într-o stare de tensiune. Astfel, cantitatea de stres rezidual în această etapă acționează ca un fel de memorie, deoarece aceasta depinde de rata sușă, sticla testată.