{"id":29393,"date":"2012-09-18T10:11:41","date_gmt":"2012-09-18T07:11:41","guid":{"rendered":"http:\/\/www.fyysika.ee\/uudised\/?p=29393"},"modified":"2012-09-18T10:12:28","modified_gmt":"2012-09-18T07:12:28","slug":"miks-moned-praod-just-nii-kulgevad","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.fyysika.ee\/?p=29393","title":{"rendered":"Miks m\u00f5ned praod just nii kulgevad?"},"content":{"rendered":"

Autorid Jakob J\u00f5gi<\/strong> ja Martin J\u00e4rvek\u00fclg<\/strong> T\u00dc F\u00fc\u00fcsika Instituudist<\/p>\n

Materjalide pragunemine on protsess, mida v\u00f5ib m\u00e4rgata praktiliselt k\u00f5ikjal meie \u00fcmber: klaasi purunemine mehaanilise pinge t\u00f5ttu, puidu ja muda pragunemine kuivamisel, laava m\u00f5ranemine jahtumisel. Tegemist on keeruka n\u00e4htusega, mis s\u00f5ltub nii mater\u00adjalide omadustest, struktuurist kui ka pragunemise mehhanismist.<\/p>\n

Metallide (Hf, Zr, Ti) alkoksiidide geelkile<\/a> [1] omap\u00e4rase pragunemise ja rullumise n\u00e4htuse avastas 2005. aastal bakalau\u00adreuset\u00f6\u00f6 [2] raames katseid teinud Martin J\u00e4rvek\u00fclg. Viskoossel alusel moodustunud m\u00f5nesaja nanomeetri paksuse geelkile pragunemise j\u00e4rel moodustuvad kilefragmentidest iseorganiseerunult toruks rullunud struktuurid (joonis 1). Saadud oksiidmaterjalid on k\u00f5vad, keemiliselt inertsed, head elektri- ja soojusisolaatorid, bio\u00fchilduvad (TiO2<\/sub>); ning seet\u00f5ttu potentsiaalselt rakendatavad nii l\u00f5iketerade ja biomaterjalide kui ka kosmoses\u00fcstiku osade valmistamiseks.<\/p>\n

\"\"<\/a>

Joonis 1. Moodustuvad rullstruktuurid l\u00e4bi optilise mikroskoobi (vasakul) ja skanniva elektronmikroskoobi (paremal).<\/p><\/div>\n

Modelleerimise seisukohast on geelkile pragunemine v\u00e4lja\u00adkutsuv, kuna lisaks kuivamisele toimuvad materjalis ka keemilised muutused (mis omakorda m\u00f5jutavad kuivamise kiirust) ning erinevalt varasematest pragunemist\u00f6\u00f6dest on pragunev kile seotud alusega l\u00e4bi viskoosse vahekihi (ei ole j\u00e4igalt fikseeritud ega ka p\u00e4ris vaba). Pragude tekkimise taga on moodustuva geelkile mittehomo\u00adgeenne kokkut\u00f5mbumine \u2013 seda kinnitab ka kilefragmentide rullumine hilisemas faasis.<\/p>\n

\"\"<\/a>

Joonis 2. Kasutatud kahekihilise vedru-plokk mudeli skeem.<\/p><\/div>\n

Minimaalne mudel, mis v\u00f5tab arvesse geelprotsesside omap\u00e4ra, koosneb kahest kolmnurkselt pakendatud plokkide kihist, kus plokid on l\u00e4himate naabritega<\/p>\n

vedrudega \u00fchendatud (nn vedru-plokk mudel, joonis 2). Seejuures iga plokk koosneb paljudest aatomitest (ploki karakteristlik m\u00f5\u00f5t on ligikaudu pool kile paksusest ehk ~200 nm). Mittehomogeense kokkut\u00f5m\u00adbumise kirjeldamiseks on vedrude parameetrid kummalgi kihil ja kihtide vahel erinevad. Igal vedrul on etteantud vahemikust valitud juhuslik katkemisj\u00f5ud \u2013 kui elastsusj\u00f5ud vedrus \u00fcletab selle, loetakse vedru katkenuks. Vedrude (st simulatsiooni-) ja eksperimendipara\u00admeetrite vahel on leitud loogilised seosed (t\u00e4psemalt vt. [3]).<\/p>\n

Sobivate parameetrite valikuga \u00f5nnestus saavutada k\u00f5ik eksperimendist n\u00e4htud karakteristlikud pragunemismustrid (vt. joonis 3), samuti \u00f5nnestus reprodutseerida moodustunud kilefrag\u00admentide rullumine.<\/p>\n

.\"\"<\/a>

Joonis 3. Erinevatest parameetritest tingitud pragunemismustrid: A\/B \u2013 madala\/k\u00f5rge eelpol\u00fcmeri-satsiooniastme korral; C\/D \u2013 aeglasel\/kiirel kuivatamisel; E\/F \u2013 homogeensel\/ultra\u00achelist tingitud mittehomogeensel juhul.<\/p><\/div>\n

Selline toimiv mudel aitab geelkile pragunemist ja tekkivate fragmentide rullumist paremini m\u00f5ista ning aitab oluliselt kaasa sobiva valmistustehnoloogia v\u00e4ljat\u00f6\u00f6tamisele, kuna loodud mudel kirjeldab otseselt tekkivate torujate mikrostruktuuride dimensioone. Paralleelselt modelleerimisega uuriti eksperimentaalselt ka tekkiva geelkile paksuse ning moodustuvate mikrotorude raadiuse s\u00f5ltuvust erinevatest parameetritest [4]. Saadud tulemused n\u00e4itavad, et sarnaselt pragunemisele alluvad kile paksus ning rullstruktuuri raadius selgetele seadusp\u00e4rasustele ning on l\u00e4bi eksperimendi\u00adparameetrite ka kontrollitavad.<\/p>\n

Algallikad<\/strong><\/p>\n

[1]\u00a0 http:\/\/www.materjalimaailm.ee\/sool-geel_materjalid<\/p>\n

[2]\u00a0 Martin J\u00e4rvek\u00fclg. Madaladimensiooniliste optiliste materjalide valmistamine sool-geel meetodil. Bakalaureuset\u00f6\u00f6, Tartu \u00dclikool, 2005.<\/p>\n

[3]\u00a0 Jakob J\u00f5gi, Martin J\u00e4rvek\u00fclg, Jaan Kalda, Aigi Salundi, Valter Reedo, Ants L\u00f5hmus. Simulation of cracking of metal alkoxide gel film formed on viscous precursor layer using a spring-block model. EPL – A Letters Journal Exploring the Frontiers of Physics<\/em> 95(6) (2011) pp. 64000-p1\u201364005-p6.<\/p>\n

[4]\u00a0 Martin J\u00e4rvek\u00fclg, Raul V\u00e4lbe, Jakob J\u00f5gi, Aigi Salundi, Triin Kangur, Valter Reedo, Jaan Kalda, Uno M\u00e4eorg, Ants L\u00f5hmus, Alexey E. Romanov. A sol-gel approach to self-formation of microtubular structures from metal alkoxide gel films. Physica Status Solidi A<\/em> (2012). 10.1002\/pssa.201228371<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Autorid Jakob J\u00f5gi ja Martin J\u00e4rvek\u00fclg T\u00dc F\u00fc\u00fcsika Instituudist Materjalide pragunemine on protsess, mida v\u00f5ib m\u00e4rgata praktiliselt k\u00f5ikjal meie \u00fcmber: klaasi purunemine mehaanilise pinge t\u00f5ttu, puidu ja muda pragunemine kuivamisel, laava m\u00f5ranemine jahtumisel. Tegemist on keeruka n\u00e4htusega, mis s\u00f5ltub nii mater\u00adjalide omadustest, struktuurist kui ka pragunemise mehhanismist. Metallide (Hf, Zr, Ti) alkoksiidide geelkile [1] omap\u00e4rase […]<\/p>\n","protected":false},"author":27,"featured_media":29419,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_genesis_hide_title":false,"_genesis_hide_breadcrumbs":false,"_genesis_hide_singular_image":false,"_genesis_hide_footer_widgets":false,"_genesis_custom_body_class":"","_genesis_custom_post_class":"","_genesis_layout":"","footnotes":""},"categories":[19,37,107,16],"tags":[110],"class_list":{"0":"post-29393","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-teadusuudised-eesti-asi","8":"category-eestist-endast","9":"category-tartu-ulikool","10":"category-teadusuudis","11":"tag-materjal","12":"entry"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/29393","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/27"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=29393"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/29393\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/29419"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=29393"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=29393"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=29393"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}