리서치 하이라이트

초탄성이 지배하는 역동적 파쇄

Nature 426, 6963

고체의 탄성력은 형태의 바뀜에 따라 변화한다. 측정할 수 없을 정도로 작은 변형이 일어나는 동안에는 탄성력은 직선성을 띤다. 하지만 재료가 부서지는 지점에 이르면 탄성력은 점점 비선형으로 변화된다. 예를 들면 금속은 더욱 부드러워지게 되고, 폴리머들은 더욱 딱딱하게 변화한다. 가장 극단적인 시나리오의 경우, 갈라진 틈이 형성되는 첨단부에서 커다란 변형은 매우 비선형적인 탄성반응을 나타내게 된다. 이러한 상황에도 불구하고, 역동적 파쇄(dynamic fracture)를 다루는 여러 모델에서는 선형 탄성을 적용하고 있다. Buehler 등은 대규모의 원자론적 시뮬레이션을 이용하여 거대한 변형에서의 탄성력인 초탄성(hyperelasticity)이 갈라진 틈을 둘러싸고 있는 초탄성 존(hyperelastic zone)이 특징적인 에너지 길이 단위(energy length scale)에 도달할 때, 역동적 파쇄에 있어서 핵심적인 역할을 한다는 사실을 밝혔다. Buehler 등은 또한 초탄성파 속도가 초음속 전달 속도를 허용하는 틈의 전달 속도를 통제한다는 사실을 밝힐 수 있었다.