所有材料的變形都需要各種微觀缺陷的集體傳播。在地球上,隨著深度的增加,斷裂讓位導致晶體塑性變形,產生“脆性到韌性”過渡(BDT)區域,這是估計構造板塊綜合強度、約束地震循環和利用深層地熱資源的關鍵。在這里,麻省理工學院Matěj Pe?、Hoagy O’Ghaffari在實驗室的變形實驗中發現,大理巖中BDT的交叉伴隨著聲發射頻率的增加而增加,這表明活性缺陷的平均尺寸和傳播速度發生了顯著變化。
本文要點:
1) 作者使用無監督學習方法進一步確定了發射波形的主要類別,并表明它們的相對活動隨著巖石穿過脆性-韌性轉變而系統地變化。隨著壓力的增加,長周期信號被抑制,而短周期信號占主導地位。在更高的壓力下,信號經常以雪崩式的模式出現。
2)在整個壓力范圍內,缺陷之間的相互作用是常見的,這與微觀結構觀察結果一致。該策略提供了在寬壓力范圍(10至200 MPa)內微觀尺度動力學的獨特實時數據,并可以為半脆性變形的微觀力學模型提供信息。
Hoagy O’Ghaffari et.al Microscopic defect dynamics during a brittle-to-ductile transition PNAS 2023
DOI: 10.1073/pnas.2305667120
https://doi.org/10.1073/pnas.2305667120