מחקר בגובה העיניים

מחקר בגובה העיניים

מפעל ייחודי של הקרן הלאומית למדע שמטרתו להנגיש את הישגי המחקרים הממומנים על ידה לציבור הרחב.

עובדות ומספרים

< חזרה למחקרים
פרופ' דב שרמן
הנדסה מכנית
אוניברסיטת תל-אביב
מדעים מדוייקים וטכנולוגיה
תקופת המחקר
2015-2019

כיצד סדקים מתקדמים בחומרים

חוקרים הצליחו לגדל סדקים בחד-גבישים, לקדמם גם במהירות נמוכה ולמדוד את האנרגיה הדרושה להתקדמותם

נכתב ע''י דב שרמן, 15 אוק 2019

מחקרנו עוסק בהתקדמות דינמית (מהירה) של סדקים בחד-גבישים – חומרים שבהם האטומים מסודרים בצורה מחזורית קבועה (כגון סיליקון וליתיום ניובט). חומרים אלו משמשים ליישומים אלקטרוניים רבים, כגון רכיבי מחשב וסוללות, רכיבים אופטיים ומערכות מכניות זעירות (MEMS). לכן חשוב לדעת כיצד למנוע פגיעה בייצורם או בפעילותם עקב היווצרות סדקים. למחקר על התקדמות סדקים בחומרים יש גם חשיבות פיזיקלית – באמצעותו ניתן ללמוד על האופן שבו נשבר הקשר בין אטומים. קשה לגדל ולחקור סדקים בחד-גבישים משום שהם שבירים ומשום שצריך לקדם את הסדקים במישורים מסוימים. במחקר זה בנינו מערכת ניסיונית: ניסרנו דגמים מפרוסות של סיליקון ושל ליתיום ניובט. בתחילה גרמנו לכל אחד מהם לסדק טבעי קטן באמצעות הלם תרמי (חימום הדגם ואחר כך קירורו המהיר במים). בהמשך יצרנו כוחות שמניעים את הסדק ויוצרים את האנרגיה שדרושה לקידומו – הדבקת הדגמים (בדבק אפוקסי) למסגרת אלומיניום. כאשר חיממנו את האלומיניום והדגמים, האלומיניום התפשט יותר מהם ולכן מתח אותם עד שהסדק התקדם. כך הצלחנו לקדם סדקים באנרגיה נמוכה או גבוהה מאוד – ובמהירות של מילימטרים ספורים לשנייה (נמוכה) או במהירות של אלפי מטרים לשנייה (גבוהה). יצוין כי עד כה ניסויים לא הצליחו להראות כי סדקים בחד-גבישים יכולים להתקדם גם במהירות נמוכה. בנוסף, המערכת שבנינו אפשרה לראות במדויק תופעות שיצרו הסדקים על פני השטח החדשים של החומר. למשל, את צורת חזית הסדק העקמומית. צורה זו מאפשרת לשבור את הקשר שבין האטומים על חזית הסדק בהדרגה, ולכן הוא יכול להתקדם באנרגיה ובמהירות נמוכות. ממצאים אלו ממחישים כי סדקים בחד-גבישים יכולים להתקדם גם באנרגיה ובמהירות נמוכות; הבנה זו חשובה לייצור יישומים אלקטרוניים שעשויים מחד-גבישים ויכולה למנוע את כישלונם.

פורסם בתאריך - 04-אוגוסט-2020 - התכנים נכונים ליום הפרסום

מילות מפתח

התקדמות סדקים
חד גביש
אנרגיה לשבר
השפעת גלים חוזרים
השפעת סביבה על אנרגיה לשבר
כוח מניע לתנועה של סדק
פורסם בתאריך - 04-אוגוסט-2020 - התכנים נכונים ליום הפרסום