Equilibri nei terremoti e nella formazione dei metalli
L'equilibrio viene solitamente definito come uno stato stazionario in cui una reazione chimica reversibile produce prodotti (C e D) alla stessa velocità in cui si producono i "reagenti" (A e B) in modo che le concentrazioni di tutti i componenti in una soluzione rimangano costanti. L'equilibrio chimico vale anche per i solidi sottoposti a cambiamenti chimici come le rocce, i metalli nei telai delle vetture e nei chip di semiconduttori. Inoltre, in tutti questi esempi, il solido viene simultaneamente sottoposto a sollecitazioni meccaniche. Anche se i fondamenti dell'equilibrio sono stati descritti 150 anni fa, il caso particolare dell'equilibrio chimico dei solidi in condizioni di sollecitazione meccanica al tempo era già problematico e oggi continua ad essere uno spazio aperto di ricerca. I ricercatori europei hanno dato avvio al progetto PRESS ("Precipitate elastic stress states") al fine di studiare il caso particolare delle reazioni chimiche in cui si forma un precipitato (composto solido prodotto da un liquido) in un cristallo sollecitato non idrostaticamente in una soluzione. In tali condizioni, la sollecitazione non idrostatica tende a deformare un materiale e potenzialmente modificare le sue proprietà senza modificarne il volume (un cambiamento elastico). Gli scienziati hanno mirato a verificare se lo stato tensionale del precipitato e le fessurazioni indotte potrebbero essere utilizzate in modo esplicito al fine di modellare cristalli non sollecitati idrostaticamente in contatto con la soluzione. Il team del progetto PRESS ha confermato che lo stato di sollecitazione del precipitato può essere descritto da un unico parametro (dc) rappresentante lo spessore critico e che un cristallo non sollecitato idrostaticamente, se sufficientemente grande, potrebbe in ogni caso produrre un'interfaccia liscia priva di sollecitazioni con la soluzione (una pelle). È stato sviluppato un nuovo modello di interfaccia diffusa che incorpora un equilibrio chimico e meccanico e il rispettivo accoppiamento al fine di studiare le formazioni di fessurazioni su scale di lunghezza superiori al dc durante la propagazione irreversibile, accoppiata chimicamente e meccanicamente nei liquidi e nei solidi. I risultati del progetto PRESS sono importanti per una vasta gamma di settori tra cui fisica, scienze della Terra, scienze geologiche e scienze dei materiali, e potrebbe aumentare la comprensione del comportamento dei materiali in sistemi diversi da quelli che generano eventi sismici a quelli dei dispositivi elettronici.
