Физики обнаружили сходство у стали и масла — в частности, эти две
субстанции показали схожее поведение при царапании. Статья ученых
появилась в журнале Physical Review Letters, а ее краткое изложение
приводит Physical Review Focus.
До недавнего времени предполагалось, что появление
царапин на поверхности твердых материалов (как, например, сталь) связано
с деформирование верхнего слоя, как если бы слой был эластичным
наподобие пластилина. Если бы это было так, то сила, требуемая для
создания царапины росла бы пропорционально площади поперечного
материала, «отодвигаемого» в стороны царапающим инструментом. В январе
2011 года физики продемонстрировали, что утверждение о
пропорциональности не выполняется для таких материалов, как, например,
песчаник.
В рамках нового исследования ученые проверяли теорию, что в формировании
царапин значительную роль играют микротрещины (типичный пример схемы
разрушения с трещинами — замороженное масло, которое при движении по
нему ножа откалывается пластинами). В этом случае сила, необходимая для
создания царапины, пропорциональна ширине царапающего лезвия.
Используя разные по твердости материалы (от воска и до известняка и
стали), а также прямоугольные лезвия шириной от 2,5 до 25 миллиметров,
ученые установили, что модель с возникновением трещин лучше остальных
описывает экспериментальные данные.
По словам ученых, новая теория возникновения царапин позволит создать
эффективную шкалу, характеризующую твердость конкретного материала на
микронном и субмикронном уровне. В настоящее время именно на таких
масштабах эффективные методы оценки соответствующей твердости
отсутствуют.
|
