Forskere gør glasmateriale meget mere holdbart ved at lave huller i det
Forskere fra Aarhus Universitet og Turner Research Group fra University of Pennsylvania, USA, har – udelukkende ved at lave små huller i et geometrisk mønster – ændret et materiales mekaniske egenskaber og bl.a. øget dets tolerance mod brud.
I forsøget har forskerne benyttet plexiglas som modelmateriale, og har tilføjet en række specialdesignede indskæringer og derved fjernet materiale. Plexiglas er normalt sprødt og glasagtigt og sårbart over for brud, men med teknikken bliver produktet lettere end det oprindelige, men samtidig også stærkere og mere robust.
Via teknikken produceres et såkaldt mekanisk metamateriale, som betyder, at materialets egenskaber ændres udelukkende ved at ændre dets geometriske opbygning. Materialet får på denne måde primært egenskaber fra sin geometriske struktur frem for sin kemiske sammensætning.
Opdagelsen er beskrevet i det anerkendte tidsskrift Journal of the Mechanics and Physics of Solids.
”I projektet har vi testet en geometrisk form, ’Double Cantilever Beam’, som kan repræsentere en lang række produkter, bl.a. mikrochips. I produktionen af mikrochips har komponenten en tendens til at knække, fordi den er så lille og skrøbelig. Ved at introducere disse specialdesignede snit bliver komponenten mere fleksibel og mindre skrøbelig. Derudover kan vi via geometrien fordele spændingerne over et større område og mindske spændingssingulariteten, som er ansvarlig for dannelsen og væksten af revner.” siger postdoc Simon Heide-Jørgensen, som er forsker på projektet.
Forskerteamet har således introduceret en række laserudskårne snit i materialet og derved ændret materialets geometri omkring de forventede spændingssingulariteter. Derved kan man sørge for, at bruddet sker designmæssigt (eller efter behov) – altså følger de udskårne snit. Det øger komponentens modstand mod revnedannelse og brud betragteligt.
”I stedet for at koncentrere sig i en singularitet spreder spændingerne sig nu langs de snit, vi har lagt i materialet. Materialet kan klare en større belastning, inden der opstår brud. Når bruddet opstår, vil det vokse langs snittene, som bremser det og herved hæmmer yderligere revnevækst. Tilsammen får materialet en større tolerance i forhold til revnevækst og bliver langt mindre skrøbelig,” siger Simon Heide-Jørgensen.
Ud over at gøre materialet mere robust over for revner, giver de indlagte snit mere fleksibilitet i materialet, gør det lettere og sparer i princippet materialer.
Nøgleord
Kontakter
Postdoc Simon Heide-Jørgensen
Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet
shj@eng.au.dk
Tlf.: +4560180352
Lektor Michal Budzik
Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet
mibu@eng.au.dk
Tlf.: +4541893217
Billeder
Information om Aarhus Universitet Technical Sciences
Følg pressemeddelelser fra Aarhus Universitet Technical Sciences
Skriv dig op her, og modtag pressemeddelelser på e-mail. Indtast din e-mail, klik på abonner, og følg instruktionerne i den udsendte e-mail.
Flere pressemeddelelser fra Aarhus Universitet Technical Sciences
Studie baner vejen for ny viden om mavetarmsygdomme17.4.2024 10:13:17 CEST | Pressemeddelelse
Overgangen fra spiserøret til mavesækken er et ret sårbart område set ud fra et medicinsk synspunkt, som ofte er forbundet med patologiske sygdomme, der kan føre til kræft. Et internationalt forskerhold har nu opnået ny viden om dette område, som kan bane vejen for nye forebyggelses- og behandlingsmuligheder.
Fremtidens industrirobotter skal i langt højere grad tænke selv16.4.2024 08:25:13 CEST | Pressemeddelelse
Et nyt forskningsprojekt skal ved hjælp af kunstig intelligens give robotter mulighed for at tilpasse sig uforudsete hændelser og nye scenarier i fremtidens automatiserede arbejdsopgaver.
Nu ved vi, hvornår Limfjorden naturligt har været åben ud til Nordsøen11.4.2024 05:30:00 CEST | Pressemeddelelse
Hvis ikke vi konstant gravede sand væk, ville Limfjorden være lukket ud mod Nordsøen. Men sådan har det ikke altid været. Ny forskning viser, hvornår i løbet af de sidste 10.000 år Limfjorden fra naturens side har været åben.
Nye klimavenlige ingredienser til fødevarer skal komme fra planter10.4.2024 13:00:00 CEST | Pressemeddelelse
Et nyt forskningsprojekt skal reducere klimaaftrykket af fødevareingredienser med mindst 33% ved at erstatte æg med plante-baserede ingredienser, som giver god tekstur og smag, der tiltaler forbrugerne og deres pengepung. Projektet er et samarbejde mellem to institutter ved Aarhus Universitet og Ingrediensvirksomhederne Palsgaard A/S og Nexus A/S. Innovationsfonden har investeret 23 mio. kr. i projektet.
Digitale tvillinger skal gøre fremstillingsindustrien mere robust over for uforudsete begivenheder27.3.2024 09:15:13 CET | Pressemeddelelse
Force majeure, ufred, blokerede handelsruter, pandemier. Uforudsete nedbrud i den globale forsyningskæde som følge af pludselige hændelser gør fremstillingsindustrien sårbar. Det skal et nyt internationalt forskningsprojekt nu forsøge at tackle.
I vores nyhedsrum kan du læse alle vores pressemeddelelser, tilgå materiale i form af billeder og dokumenter samt finde vores kontaktoplysninger.
Besøg vores nyhedsrum