Aarhus Universitet: Science and Technology

Nyt forskningsprojekt simulerer for første gang nogensinde fraktalmønstre i naturen

Del

Forskere ved Aarhus Universitet har nu simuleret processen for, hvordan overflade-ruhed dannes. Det betyder, at vi er kommet et skridt nærmere forståelsen af forekomsten af såkaldt fraktale egenskaber ved ru overflader - og måske et skridt videre mod at kunne forudsige jordskælv. Forskningen er netop publiceret i Nature.

Foto: Lars Kruse / AU Foto
Foto: Lars Kruse / AU Foto

Verden ligner sig selv, uanset om man kigger på den fra en bakketop eller gennem et mikroskop.

En bjergkædes toppe og dale observeret fra mange kilometers afstand er faktisk ganske lig en ellers jævn metalgenstands overfladeruhed observeret på nanometer-skala. Det er en kendsgerning, som blev betonet allerede 1983 af matematikeren Benoit Mandelbrot.

Siden da er det blevet bevist, at stort set alle brudte overflader deler denne egenskab, der betegnes med de mundrette ord ”fraktal selv-affinitet”. Denne unikke egenskab tilskrives ofte fysikken bag sprækkeudbredelse i faste materialer, som - indtil nu - har vist sig notorisk vanskeligt at modellere.

"Dette er første gang, at vi ved hjælp af computersimuleringer har været i stand til at genskabe selv-affinitet i overflader, der glider mod hinanden. Men vores simuleringer illustrerer nu tydeligt, hvordan sprækkedannelser og overfladeslid genererer næsten identisk ruhed på tværs af flere skalaer, uafhængigt af den oprindelige ruheds-tilstand," siger Ramin Aghababaei, der er adjunkt og leder forskningsgruppen Surface Mechanics ved Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet.

De nye forskningsresultater er blevet offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Nature.

Hovedformålet med det nuværende projekt var at modellere, hvordan overflade-ruhed dannes. At kunne bestemme overflade-ruhed er nemlig afgørende for eksempelvis metallers ydeevne og holdbarhed indenfor stort set alle anvendelsesområder i industrien. Men perspektiverne ved resultaterne er vidtrækkende.

"Vi mener, at sprækkedannelser under overfladen og materialefjernelse på forskellige skalaer er hovedmekanismen for dannelsen af overflade-ruhed. Sprækker forløber aldrig lige – de vrider og snor sig som et lyn, der bugter sig gennem luften. Og zoomer man ind på en vilkårlig del af et lyn, der måske fra afstand ser helt lige ud, vil man se, at det også her bugter sig på samme måde. Forløbet gentager sig på mindre skalaer. Med andre ord dikterer sprækkeudbredelsens forløb på alle skalaer de ujævne overfladers selv-affine natur," siger Ramin Aghababaei og kobler dette til forskning i jordskælv:

"Menneskeheden ved stadig ikke præcist, hvorfor jordskælv sker, men vi mener, at det drejer sig om det samme: Mikroskopiske sprækkeudbredelser under jordens overflade, som udsender seismiske bølger, der får jorden til at ryste. Og hvis vi kan forstå den sprække-udløsende mekanisme ved at foretage en post-faktumanalyse af forkastningernes ruhed, håber vi på, at vi vil kunne forudsige noget," tilføjer han.

Derfor samarbejder Ramin Aghababaei da også med geologer netop med henblik på at anvende denne viden til at forstå jordskælvenes mikroskopiske oprindelse.

”Jeg tror, at denne nye teknik åbner op for mange nye muligheder for at udforske mikromekanikken bag nedbrydning af og brud på overflader og for at lægge et teoretisk fundament for udviklingen af næste generations slidbestandige materialer og belægninger, så vi forhåbentlig kan reducere materialespild på grund af slid," siger han.

Nøgleord

Kontakter

Ramin Aghababaei
Adjunkt, Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet
Mail: aghababaei@eng.au.dk
Tlf.: 93508956

Billeder

Foto: Lars Kruse / AU Foto
Foto: Lars Kruse / AU Foto
Download
Foto: Lars Kruse / AU Foto
Foto: Lars Kruse / AU Foto
Download
Foto: Lars Kruse / AU Foto
Foto: Lars Kruse / AU Foto
Download

Information om Aarhus Universitet: Science and Technology

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



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

Fra 5-12. april samles Danmarks digitale eksperter på Katrinebjerg4.4.2019 13:30:25 CESTPressemeddelelse

Fredag den 5. april byder Aarhus Universitet indenfor til Digital Innovation festival, som løber over de næste otte dage. Her industrispecialister, forskere og ambitiøse studerende mødes til halvanden uge med hacking, workshops, konference og karrieredag. Omkring 1500 personer som repræsentere universitet og 80 forskellige virksomheder forventes at deltage i festivalens mange spændende aktiviteter.

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

Besøg vores nyhedsrum