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科學(xué)家利用高敏感度微機(jī)械平臺(tái)首次聽(tīng)到“位錯(cuò)的聲音”

時(shí)間:2022-04-17 10:49:36 來(lái)源: cnBeta.COM


在掃描電子顯微鏡下對(duì)這種鋅單晶微柱進(jìn)行的壓縮實(shí)驗(yàn)證實(shí),這些聲學(xué)信號(hào)確實(shí)發(fā)生在應(yīng)變爆發(fā)期間,因此,這個(gè)實(shí)驗(yàn)讓我們第一次實(shí)際聽(tīng)到了“位錯(cuò)的聲音”。

聲波信號(hào)的采樣率為2.5MHz,因此,它們提供了關(guān)于位錯(cuò)動(dòng)態(tài)的極其詳細(xì)的信息。研究人員進(jìn)行的深入統(tǒng)計(jì)分析顯示,應(yīng)變突發(fā)呈現(xiàn)出兩級(jí)結(jié)構(gòu):到目前為止被視為單一的塑性滑移,實(shí)際上則是在μs-ms時(shí)間尺度上的幾個(gè)相關(guān)事件的結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)最令人驚訝的結(jié)果是,盡管金屬的變形機(jī)制跟構(gòu)造板塊的變形機(jī)制有著根本的不同,但發(fā)現(xiàn)這一過(guò)程跟地震完全類似。從測(cè)試件發(fā)出的聲音信號(hào)遵循了地震學(xué)中為主震和余震建立的基本經(jīng)驗(yàn)定律如古滕貝格-里希特定律和大森定律。

羅蘭大學(xué)大學(xué)助理教授、微觀力學(xué)和多尺度建模研究組組長(zhǎng)Péter Dusán Ispánovity表示:“這些結(jié)果有望產(chǎn)生高度的技術(shù)影響,因?yàn)槲覀兊谝淮文軌蛴^察到聲學(xué)信號(hào)和發(fā)出這些信號(hào)的塑料事件之間的直接聯(lián)系。由于聲發(fā)射的測(cè)量是在技術(shù)應(yīng)用中監(jiān)測(cè)和定位材料故障的常用方法,通過(guò)提供有關(guān)基本物理學(xué)的根本性新信息,我們的結(jié)果有望促進(jìn)這一技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。”

該研究的論文通訊作者Dávid Ugi則補(bǔ)充稱:“這些實(shí)驗(yàn)相當(dāng)復(fù)雜,因?yàn)槿藗儽仨殞⒓{米級(jí)的精密操縱工具跟極其敏感的聲學(xué)傳感器結(jié)合起來(lái),所有這些都在掃描電子顯微鏡的真空室里進(jìn)行。據(jù)我們所知,這種測(cè)量目前只能在我們的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。”

該方法也可用于研究其他類型的變形機(jī)制如孿生或斷裂,因此發(fā)表在《自然-通訊》上的這些結(jié)果有望為材料的微觀力學(xué)特性研究開(kāi)辟新的前景。


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