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在眾多材料中，彈性體的斷裂方式最為千奇百怪。近期，德克薩斯A&M大學機械工程學院的Matt Pharr教授團隊揭示了硅彈性體斷裂的新方式。德克薩斯的科學家們研究發現，有缺口的高彈體硅膠在進行拉伸試驗時，裂紋尖端出現了新的邊緣，裂紋竟會沿著邊緣產生新方向。研究全文以“ Sideways and stable crack propagation in a silicone elastomer ”為題，于5月7日在《PNAS》上發表。
該文章通過拉伸試驗和有限元分析闡述了硅彈性體斷裂的原理，在拉伸過程中，裂紋尖端部分的彈性體集中了較大的應力，彈性體會沿著應力方向發生取向和結晶。隨著拉伸程度的增加，高分子鏈的取向度和彈性體的結晶度也隨之增加，裂紋也更容易在取向度和結晶度較低的相鄰彈性體部位擴展，從而導致了這種側面裂紋的出現。 圖 硅膠拉伸中裂紋的即時變化 研究者通過DSC、XRD和光測彈性學對微觀結構進行了分析，證明裂紋尖端的彈性體確實出現了鏈取向和應力誘導結晶，側向裂紋在更厚和加載速率更慢的樣品中容易出現。Matt Pharr教授表示，“這種“拐彎”的現象可能與材料的微觀缺陷和微觀結構的變化速率有關，他希望今后會有更多關于彈性體斷裂行為微觀結構的研究，這一領域還有著廣闊的探索空間。 圖 不同拉伸模型的裂紋微觀結構示意圖 全文鏈接：https://www.pnas.org/content/116/19/9251
2019年08月01日
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前沿進展 | PNAS: 會"拐彎”的裂紋
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