Mechanical behavior of nanoporous materials

E.M. BRINGA

Buenos Aires

Congreso; MECOM 2010; 2010

La porosidad de escala nanométrica aparece en sólidos bajo un gran número de condiciones: durante las etapas iniciales de fractura dúctil, debido a daño por radiación en reactores nucleares, a causa de ciertos métodos de fabricación y síntesis de materiales, etc. Comprender el comportamiento mecánico de estos materiales es crucial para entender la resistencia de materiales en situaciones varias, y evaluar la aplicabilidad de materiales estructurales bajo condiciones extremas, para cargas y velocidades de deformación muy grandes.Es extremadamente difícil realizar experimentos que interroguen escalas temporales y espaciales nanoscópicas, y la extrapolación de modelos a la escala del continuo puede no ser válida. Por lo tanto, simulaciones a escala atómica pueden proporcionar una visión detallada de la evolución de la plasticidad en el material, posibles conexiones a modelos microscópicos, y ayudar a interpretar experimentos que muestran resultados promediados sobre longitudes y tiempos “macroscópicos”. Algunos casos representativos son el comienzo del proceso de fractura dúctil, donde un nano-poro crece y desarrolla una región plástica en su entorno; el colapso de nanoporos bajo compresión, incluyendo casos donde existe un conjunto de nanoporos que interactúan entre sí; y el comportamiento mecánico de nano-espumas muy porosas.En esta presentación se consideran simulaciones atomísticas de distintos metales, incluyendo metales policristalinos donde los bordes de grano juegan un rol crucial, para varias porosidades y condiciones de carga. Los resultados, especialmente el comportamiento plástico, se discuten con respecto a modelos multiescala y a experimentos utilizando láseres de ultra-alta potencia para obtener velocidades de deformación comparables con las de las simulaciones.