Rola mikrostruktur w materiałach ziarnistych Materiały ziarniste, takie jak piasek, to złożone systemy, w których poszczególne ziarna piasku zachowują się i współdziałają ze sobą w sposób skomplikowany. Inicjatywa finansowana przez UE umożliwiła przeanalizowanie ich charakterystyki mechanicznej w doświadczalny sposób z wykorzystaniem zaawansowanych technologii tomografii rentgenowskiej 3D i dyfrakcji. Badania podstawowe © Vadim Ratnikov, Shutterstock W ramach projektu GRANULAR MECHANICS (Combined 4D experimental grain-scale characterisation of grain-strains, force transfer and kinematics in natural granular material (sand) under load) zbadano rolę mikrostruktury i procesów mikrostrukturalnych związanych z charakterystyką mechaniczną materiałów ziarnistych, takich jak piasek. Analiza ilościowa materiałów ziarnistych pomoże w opracowaniu i kalibracji zaawansowanych teoretycznych i numerycznych technik modelowania ich mechaniki. Naukowcy przeprowadzili nowe badania, wykonali analizę danych i wykorzystali techniki przetwarzania obrazu 3D w celu jednoczesnego pomiaru kinematyki cząstek, ewolucji strukturalnej, przenoszenia siły i sprężystości piasku podczas mechanicznego ładowania. Badania były poświęcone opracowywaniu nowych metod polegających na jednoczesnej analizie ilościowej kinematyki i naprężeń wewnętrznych wszystkich pojedynczych ziaren piasku, w próbkach zawierających wiele ziaren poddanych deformacji. Tomografia rentgenowska i analiza obrazów dostarczyły informacji na temat kinematyki ziaren, zaś trójwymiarowa dyfrakcja rentgenowska (3DXRD), opracowana specjalnie do badania metali, pozwoliła zmierzyć odkształcenia struktury krystalograficznej w poszczególnych ziarnach piasku (kryształach kwarcu). Poprzez połączenie techniki 3DXRD z tomografią rentgenowską i analizą trójwymiarowego obrazu cyfrowego naukowcy mogli po raz pierwszy zmierzyć kinematykę ziaren i przenoszenie sił w sztywnych, nieprzezroczystych materiałach. Pomiary te zostały powiązane z zachowaniem i właściwościami makroskopowymi, takimi jak reakcja na naprężenia/odkształcenia, sztywność próbki i statystyczna konfiguracja układu. Projekt był ważnym krokiem naprzód w kierunku lepszego zrozumienia mechaniki materiałów ziarnistych w odniesieniu do sieci krystalicznej pojedynczych ziaren piasku oraz interakcji pomiędzy ziarnami i formowania struktur przenoszenia siły. Struktury te zwane łańcuchami sił mogą kontrolować sztywność i uszkodzenia w skalach mezo i makro. Wyniki projektu GRANULAR MECHANICS pomogą naukowcom opracować lepsze modele mechaniki materiałów ziarnistych. To innowacyjne badanie przyniesie korzyści różnorodnym sektorom, takim jak przetwarzanie proszków przemysłowych, produkcja farmaceutyków w tabletkach oraz nauka o żywności. Może nawet pomóc w przewidywaniu zachowania gleb na lądowiskach na Księżycu i Marsie. Słowa kluczowe Materiały ziarniste, piasek, GRANULAR MECHANICS, przenoszenie siły, 3DXRD
