Структурные свойства, например растрескивание под напряжением, хрупких материалов, таких как камень или керамика, уже давно подробно изучены, давая понимание лавин, землетрясений и оползней. Реакция на нагрузку дерева до сих пор не была известна на фундаментальном уровне.
Ученые из Департамента прикладной физики Университета Аалто в Финляндии применили традиционные методы изучения материалов к дереву. Их результаты показывают, что древесина - в то время как явно отличается по своей структуре - ведет себя, как и другие материалы, демонстрируя повреждения и испуская треск в ответ на сжатие. В самом деле, звук, который испускает древесина, аналогичен сейсмическим волнам, производимым землетрясениями.
Учёные взяли небольшие кусочки сосны и сжали их поршнем (1 см2), чтобы создать деформации в древесине. Для наблюдения за процессом были использованы общие методы - изучение цифрового изображения и акустический мониторинг деформаций. Совмещение результатов, полученных этими двумя способами, дало картину изменения внешнего вида древесины и звукового сопровождения при сжатии.
Некоторые аспекты поведения древесины ранее были упущены. Учёные уже давно предполагали, что дерево является уникальным или обладает специфическими свойствами из-за его слоистого строения и годичных колец. После проведения эксперимента, используя акустические и оптические измерения, учёные обнаружили универсальный вид отклика на нагрузку, схожий с лавиной. Поскольку свойства древесины очень сильно зависят от температуры и влажности, было удивительно получить такой тип отклика.
Годовое кольцо дерева разрушается в результате сжатия поршня. Это отмечено на картинке справа темно-красной полосой, что означает большую локальную деформацию.
Каждый раз, когда мы сидим на деревянном стуле, ходим по паркету или ездим по деревянному мосту, маленькие "древесные землетрясения" происходят ниже.
Учёные задались вопросом - может быть такая реакция наблюдается во всех видах биологических или природных материалов?
Учёные предполагают, что результаты исследования помогут прогнозировать и предотвращать разрушения, что важно для мебели или строительства.
Источник: http://sci.aalto.fi/en/current/news/2015-07-17/