Realizzando feritoie appositamente progettate in plexiglas, I ricercatori danesi lo hanno reso più forte, più leggero e flessibile. La nuova conoscenza potrebbe essere utilizzata per realizzare microchip, Per esempio, molto più durevole.

Tagliando un motivo geometrico in un materiale, ricercatori dell'Università di Aarhus e del Turner Research Group dell'Università della Pennsylvania negli Stati Uniti hanno modificato le proprietà meccaniche del materiale e ne hanno migliorato la tolleranza alla frattura.

Nel loro esperimento, i ricercatori hanno utilizzato il plexiglas come materiale modello e hanno aggiunto una serie di tagli appositamente progettati, in tal modo rimuovendo parte del materiale. Il plexiglas è solitamente fragile e simile al vetro, quindi è vulnerabile alle fratture. Con la nuova tecnica, il prodotto diventa più leggero dell'originale, più forte e robusto.

La tecnica produce quello che viene chiamato un metamateriale meccanico, il che significa che le proprietà del materiale sono cambiate, unicamente modificandone la struttura geometrica. Perciò, il materiale trae le sue caratteristiche principalmente dalla struttura geometrica piuttosto che dalla sua composizione chimica.

La scoperta è stata descritta nel rinomato Journal of the Mechanics and Physics of Solids .

"Nel progetto, abbiamo testato una forma geometrica a doppia trave a sbalzo, che possono rappresentare una vasta gamma di prodotti, compresi i microchip. Quando si producono microchip, il componente tende a rompersi perché è fatto di un materiale fragile. Introducendo questi tagli appositamente progettati, il componente diventa più flessibile e meno fragile. L'effetto nasce dalla nuova geometria, che può distribuire i carichi di sollecitazione su un'area più ampia riducendo la singolarità di sollecitazione responsabile della formazione e della crescita di crepe, " dice Simon Heide-Jørgensen, un postdoc e ricercatore sul progetto.

Il team di ricerca ha eseguito una serie di tagli laser nel materiale, modificando così la sua geometria vicino alle singolarità di sollecitazione previste. Ciò significa che è possibile realizzare la frattura del materiale su disegno (o su richiesta), cioè seguire i tagli. Ciò aumenta significativamente la resistenza del componente a crepe e rotture.

"Invece di concentrarsi in una singolarità, le sollecitazioni ora si diffondono lungo i tagli che abbiamo praticato nel materiale. Il materiale può sopportare un carico maggiore prima di rompersi. Quando si verifica una frattura, crescerà lungo i tagli, e questo lo rallenterà e quindi inibirà l'ulteriore crescita delle crepe. Il materiale ottiene una maggiore tolleranza alla crescita delle cricche e diventa molto meno fragile, " dice Simon Heide-Jørgensen.

Oltre a rendere il materiale più resistente alle crepe, i tagli lo rendono più flessibile e leggero, e, in linea di principio, ridurre il consumo di materiale.