俄科學家開發出一種用於複雜材料機械測試的通用技術

俄羅斯斯科爾科沃科學技術研究所和國立研究型技術大學（NUST ）「 MISiS」團隊的科學家們開發了一種用於複雜材料機械測試的通用技術，這將有助於更好地控制材料狀態。據作者介紹，他們的方法將幫助確定微米級變形集中的區域，從而提前發現裂紋產生的部位，並提供防止材料破壞的解決方案。研究結果發表在科學雜誌《Polymers》（Basel）上。

為了控制含油巖石、航空複合材料、發動機耐熱合金和其它具有分層結構的材料的狀態，必須確切了解變形是如何傳播的。 Skoltech研究小組的科學主任亞歷山大 · 科爾孫斯基教授指出，直到最近，還沒有一種簡單而通用的方法來分析這種材料的微米級變形，從而使我們能夠研究和改善其內部結構。

「破壞從哪裡開始？人人都知道̇ '繩打細處斷' …那麼怎麼知道在哪兒 '墊上乾草'，在表面均質的材料內，這些問題區域在哪兒形成？如何事先知道裂紋是怎麼產生的？為此，需要學會觀察材料變形過程中應力如何分布。」

大學專家們提出的機械測試方法包括觀察電子顯微鏡真空腔內材料的逐步變形，並以微米級解析度同步成像。

在研究過程中，研究人員將NUST MISIS開發的多孔聚乙烯樣品與微型機械測試機一起放入掃描電子顯微鏡的真空腔內。通過特殊軟體獲得數百張照片，然後使用數字圖像相關法進行處理。

結果是獲得了微應變分布的詳細圖，它反映了材料不同區域應力集中的變化。 Skoltech和NUST MISIS的科學家們發現，材料壓縮過程中的變形不是均勻發生的，而是通過形成逐漸擴展並蔓延到材料整體的條帶形成的。

© 照片 : MISIS 俄羅斯能夠違背冶金學規範改善金屬玻璃

NUST MISIS物理化學系副教授阿列克謝· 薩利蒙指出： 「藉助對聚乙烯的測試，我們學會了在複雜的多孔材料加載過程中建立變形的'實時圖'。對這些微變形的分析使我們能夠確定樣品測試期間以及產品使用期間變形集中的區域。以前，這種狹窄的區域只是理論上的假設。」

據科學家介紹，他們提出的方法具有簡單、通用的特點，可以迅速推廣到配備了高解析度數字成像設備的實驗室。

所研究的超高分子量聚乙烯多孔材料被廣泛應用於醫學領域，例如，替代骨和軟骨碎片，以及細胞技術中作為細胞基質。科學家認為，獲得的數據將改善其應用技術。

未來，Skoltech和NUST MISIS的專家團隊打算開發微機械研究方法，以及創建俄羅斯測試設備和軟體系列，以研究複雜的分層結構材料。