Published June 1, 2018
| Version v1
Publication
Open
Damage Accumulation in Silica Glass Nanofibers
Creators
- 1. University of Milan
- 2. Polytechnic University of Bari
- 3. Bariloche Atomic Centre
Description
The origin of the brittle-to-ductile transition, experimentally observed in amorphous silica nanofibers as the sample size is reduced, is still debated. Here we investigate the issue by extensive molecular dynamics simulations at low and room temperatures for a broad range of sample sizes, with open and periodic boundary conditions. Our results show that small sample-size enhanced ductility is primarily due to diffuse damage accumulation, that for larger samples leads to brittle catastrophic failure. Surface effects such as boundary fluidization contribute to ductility at room temperature by promoting necking, but are not the main driver of the transition. Our results suggest that the experimentally observed size-induced ductility of silica nanofibers is a manifestation of finite-size criticality, as expected in general for quasi-brittle disordered networks.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
لا يزال أصل الانتقال الهش إلى غير المنتظم، الذي لوحظ تجريبياً في ألياف السيليكا النانوية غير المتبلورة مع انخفاض حجم العينة، موضع نقاش. نقوم هنا بالتحقيق في المشكلة من خلال عمليات محاكاة ديناميكية جزيئية واسعة النطاق في درجات حرارة منخفضة ودرجات حرارة الغرفة لمجموعة واسعة من أحجام العينات، مع ظروف حدود مفتوحة ودورية. تظهر نتائجنا أن ليونة تعزيز حجم العينة الصغيرة ترجع في المقام الأول إلى تراكم الأضرار المنتشرة، وأن العينات الأكبر تؤدي إلى فشل كارثي هش. تساهم التأثيرات السطحية مثل التمييع الحدودي في الليونة في درجة حرارة الغرفة من خلال تعزيز العنق، ولكنها ليست المحرك الرئيسي للانتقال. تشير نتائجنا إلى أن ليونة ألياف السيليكا النانوية التي يتم ملاحظتها تجريبياً هي مظهر من مظاهر حرجية الحجم المحدود، كما هو متوقع بشكل عام للشبكات المضطربة شبه الهشة.Translated Description (French)
L'origine de la transition fragile à ductile, observée expérimentalement dans les nanofibres de silice amorphe à mesure que la taille de l'échantillon est réduite, est encore débattue. Ici, nous étudions le problème par des simulations approfondies de dynamique moléculaire à basse température et à température ambiante pour une large gamme de tailles d'échantillons, avec des conditions limites ouvertes et périodiques. Nos résultats montrent que la ductilité accrue de petite taille de l'échantillon est principalement due à l'accumulation diffuse de dommages, qui, pour des échantillons plus grands, conduit à une défaillance catastrophique fragile. Les effets de surface tels que la fluidisation aux limites contribuent à la ductilité à température ambiante en favorisant le rétrécissement, mais ne sont pas le principal moteur de la transition. Nos résultats suggèrent que la ductilité induite par la taille observée expérimentalement des nanofibres de silice est une manifestation de la criticité de taille finie, comme prévu en général pour les réseaux désordonnés quasi-fragiles.Translated Description (Spanish)
Todavía se debate el origen de la transición quebradiza a dúctil, observada experimentalmente en nanofibras de sílice amorfa a medida que se reduce el tamaño de la muestra. Aquí investigamos el problema mediante extensas simulaciones de dinámica molecular a temperaturas bajas y ambiente para una amplia gama de tamaños de muestra, con condiciones de contorno abiertas y periódicas. Nuestros resultados muestran que la ductilidad mejorada de tamaño de muestra pequeño se debe principalmente a la acumulación de daño difuso, que para muestras más grandes conduce a un fallo catastrófico frágil. Los efectos superficiales, como la fluidización límite, contribuyen a la ductilidad a temperatura ambiente al promover el estrechamiento, pero no son el principal impulsor de la transición. Nuestros resultados sugieren que la ductilidad inducida por el tamaño observada experimentalmente de las nanofibras de sílice es una manifestación de criticidad de tamaño finito, como se espera en general para redes desordenadas casi frágiles.Files
CONICET_Digital_Nro.af44c221-112f-4bac-9eeb-7f9e3c68dcf4_X.pdf.pdf
Files
(5.4 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:58b41eb3cc2169657ecfab01bf7a5542
|
5.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تراكم الأضرار في ألياف السيليكا الزجاجية النانوية
- Translated title (French)
- Accumulation de dommages dans les nanofibres de verre de silice
- Translated title (Spanish)
- Acumulación de daños en nanofibras de vidrio de sílice
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2805176570
- DOI
- 10.1021/acs.nanolett.8b00469
References
- https://openalex.org/W1633812129
- https://openalex.org/W1783024610
- https://openalex.org/W1976050902
- https://openalex.org/W1976079988
- https://openalex.org/W1976125306
- https://openalex.org/W1981847731
- https://openalex.org/W1988230672
- https://openalex.org/W1995313932
- https://openalex.org/W2003974290
- https://openalex.org/W2009689289
- https://openalex.org/W2015902806
- https://openalex.org/W2019465613
- https://openalex.org/W2030799787
- https://openalex.org/W2035699413
- https://openalex.org/W2037782625
- https://openalex.org/W2040055855
- https://openalex.org/W2040233733
- https://openalex.org/W2044151926
- https://openalex.org/W2046311448
- https://openalex.org/W2051319597
- https://openalex.org/W2054755914
- https://openalex.org/W2071888153
- https://openalex.org/W2071940205
- https://openalex.org/W2084229748
- https://openalex.org/W2084432260
- https://openalex.org/W2086816538
- https://openalex.org/W2091235315
- https://openalex.org/W2117842641
- https://openalex.org/W2118142066
- https://openalex.org/W2125958225
- https://openalex.org/W2140105632
- https://openalex.org/W2206788127
- https://openalex.org/W2217790132
- https://openalex.org/W2410611697
- https://openalex.org/W2411405183
- https://openalex.org/W2517798211
- https://openalex.org/W2542720433
- https://openalex.org/W2544282976
- https://openalex.org/W2588300513
- https://openalex.org/W4235800531
- https://openalex.org/W4289234726
- https://openalex.org/W4302577124