연구팀은 독특한 실험 설정을 고안하여 두꺼운 (약 3mm) 및 얇은 (약 0.5mm) 얼음 층으로 구성된 잘 정의 된 다층 냉동 액체 물 샘플을 만들 수있었습니다. 초당 40,000 프레임에서 고속 비디오를 사용함으로써, 그들은 이러한 다층 얼음 구조와 상호 작용할 때 균열의 동적 진화를 포착했습니다.
결과는 두껍고 얇은 얼음 층에서 균열 전파의 매혹적인 거동을 보여 주었다. 균열은 그들이 직면 한 층에 따라 뚜렷한 특성을 나타냅니다. 두꺼운 층에서, 단일 평면을 따라 전파 된 균열은 "주 균열"이라고 불렀다. 그러나, 얇은 층을 만나자, 균열은 복잡한 분지 거동을 나타내며, 원래 평면에서 벗어나 복잡한 경로를 따라 갔다. 이 분기 패턴은 주로 전진 균열에 의해 발생하는 제 1 얇은 층에서 관찰되었다.
이 팀은 이러한 관찰이 두껍고 얇은 층 사이의 골절 인성의 차이에 기인합니다. 파단 인성은 균열 전파에 대한 재료의 저항성이며, 두꺼운 얼음층은 얇은 층에 비해 파단 인성이 상당히 높았습니다. 이 차이로 인해 균열이 얇은 층의 직선 경로에서 벗어나 관찰 된 분기 거동이 발생했습니다.
또한, 연구원들은 두껍고 얇은 얼음 층 두께의 비율과 분지의 시작 사이의 관계를 확인했다. 비율이 증가함에 따라 분지가 발생한 것 이상의 임계 두께 비율도 증가했습니다. 이것은 얇은 층에 비해 두꺼운 얼음 층이 지배적이되면 균열이 직선 경로에서 벗어나기가 더 어려워집니다.
결론적으로,이 연구는 다층 얼음 구조에서 균열 전파의 기본 측면을 공개하여 층 특성과 균열 역학 사이의 상호 작용에서 발생하는 독특한 특징을 캡처합니다. 이 발견은 균열 거동에 대한 이론적 이해에 기여할뿐만 아니라 극지방, 빙하, 우주선 및 극저온 저장 시스템과 같은 얼음 조건이 우세한 환경에서 공학 관행에 대한 귀중한 정보를 제공합니다.
