Aarhus Universitet: Science and Technology

Forskere gør glasmateriale meget mere holdbart ved at lave huller i det

Del

Ved at lave specialdesignede indskæringer i plexiglas har danske forskere gjort materialet stærkere, lettere og mere fleksibelt. Den nye viden kan bl.a. benyttes til at gøre mikrochips langt mere holdbare.

Testemne under forsøg, hvor de to ender yderst tv langsomt trækkes i hver sin retning. Vha. Digital Image Correlation kan bevægelser måles optisk. Den vertikale bevægelse af testemnet er således vist med farvede konturlinjer. Foto: Simon Heide-Jørgensen.
Testemne under forsøg, hvor de to ender yderst tv langsomt trækkes i hver sin retning. Vha. Digital Image Correlation kan bevægelser måles optisk. Den vertikale bevægelse af testemnet er således vist med farvede konturlinjer. Foto: Simon Heide-Jørgensen.

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

Testemne under forsøg, hvor de to ender yderst tv langsomt trækkes i hver sin retning. Vha. Digital Image Correlation kan bevægelser måles optisk. Den vertikale bevægelse af testemnet er således vist med farvede konturlinjer. Foto: Simon Heide-Jørgensen.
Testemne under forsøg, hvor de to ender yderst tv langsomt trækkes i hver sin retning. Vha. Digital Image Correlation kan bevægelser måles optisk. Den vertikale bevægelse af testemnet er således vist med farvede konturlinjer. Foto: Simon Heide-Jørgensen.
Download

Information om Aarhus Universitet: Science and Technology

Aarhus Universitet: Science and Technology
Aarhus Universitet: Science and Technology



Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet
 
Institut for Ingeniørvidenskab blev etableret i 2011 og samler i dag Aarhus Universitets forskningsaktiviteter inden for det teknisk videnskabelige område: Biological and chemical engineering, Civil and architectural engineering, Electrical and computer engineering og Mechanical engineering, hvor der bliver undervist af forskere med basis i allernyeste viden for at bygge Danmarks nye elite ingeniørvidenskabelige miljø.
 
Som en del af en større strategisk satsning på det teknisk videnskabelige område åbnede Aarhus Universitet i 2019 tre nye 5-årige civilingeniøruddannelser. Endnu en uddannelse åbner i 2020. Målet er at uddanne ingeniører, som kan udvikle den højteknologi, der er nødvendig for at løse vores største globale udfordringer.

Følg pressemeddelelser fra Aarhus Universitet: Science and Technology

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: Science and Technology

Millioner på vej til gode øko-ideer5.3.2020 08:02:11 CETPressemeddelelse

Danmark er verdensmestre i økologi - men også i efterspørgsel på økologiske varer. Forbrugernes stadig stigende forventninger til sunde kvalitetsfødevarer og samfundsgoder som dyrevelfærd, biodiversitet, klima, miljø og rent drikkevand skaber løbende behov for nytænkning og innovation i hele kæden inden for den økologiske sektor. En pulje øremærket til økologiforskning på knap 38 mio. kr. fra GUDP, Miljø og Fødevareministeriet hjælper udviklingen godt på vej.

Forskningsgennembrud åbner døren til en helt ny forståelse af det, der udløser allergiske reaktioner24.2.2020 06:00:00 CETPressemeddelelse

Et internationalt forskerteam har for første gang nogensinde beskrevet den overordnede struktur af et IgE-antistof, som er nøglemolekylet i allergiske sygdomme. Gennembruddet, som er foretaget via elektronmikroskopi, giver vigtig indsigt i allergiske reaktioners grundlæggende mekanismer og kan bane vejen for mere effektiv allergimedicin. Forskningsresultaterne er netop publiceret i det videnskabelige tidsskrift Allergy.

I vores nyhedsrum kan du læse alle vores pressemeddelelser, tilgå materiale i form af billeder og dokumenter samt finde vores kontaktoplysninger.

Besøg vores nyhedsrum