Equilibrio en terremotos y formación de metales
Por lo general, el equilibrio se define como un estado estacionario en el cual una reacción química produce productos (C y D) a la misma velocidad que se producen reactivos (A y B), de modo que las concentraciones de todos los componentes en solución permanecen constantes. El equilibrio químico se aplica por igual a los sólidos que sufren cambios químicos, como las rocas, los metales de los bastidores de los automóviles y los chips de semiconductores. Además, en todos estos ejemplos, el sólido se halla sujeto simultáneamente a tensiones mecánicas. Aunque los fundamentos del equilibrio se describieron hace 150 años, el caso particular del equilibrio químico de sólidos en condiciones de tensiones mecánicas ya planteaba problemas en ese tiempo y sigue siendo un campo abierto de investigación. Un grupo de investigadores inició el proyecto PRESS («Estados de tensión elástica en precipitados») destinado a investigar el caso especial de las reacciones químicas en las cuales se forma un precipitado (compuesto sólido generado a partir de un líquido) encima de un cristal sometido a tensiones no hidrostáticas en una solución. En estas condiciones, la tensión no hidrostática tiende a deformar el material y puede alterar sus propiedades sin cambiar su volumen (cambio elástico). Los investigadores pretendían investigar si el estado de tensión del precipitado y las grietas inducidas se podían utilizar explícitamente para modelizar cristales tensionados no hidrostáticamente en contacto con una solución. El equipo del proyecto PRESS confirmó que el estado de tensión del material precipitado se podía describir mediante un único parámetro (dc) que representa un grosor crítico, y que un cristal sometido a tensión no hidrostática, si es lo suficientemente grande, siempre acaba formando una interfaz lisa y libre de tensiones con la solución (piel). Durante el proyecto se desarrolló un nuevo modelo de interfaz difusa que incorporaba los equilibrios químico y mecánico y la relación entre ambos con el fin de estudiar las formaciones de grietas en escalas de longitud mayores que dc durante la propagación irreversible de la interfaz, mediante mecanismos mecánicos y químicos combinados, en líquidos y sólidos. Los resultados del proyecto PRESS son importantes para una amplia variedad de campos, incluida la física, las ciencias de la tierra, la geología y la ciencia de materiales, y puede mejorar el conocimiento que se posee sobre el comportamiento de los materiales en sistemas diversos, desde los que generan eventos sísmicos hasta los que dan lugar a dispositivos electrónicos.
