¿Existe un límite teórico para la resistencia de un material?

Déjame decir “sí” … y luego dudar.

La fuerza, tal como la entendemos los científicos materiales, es una magnitud estadística. Entonces este número tendrá límites de confianza superiores e inferiores. Esto significa que la mayoría de los intentos de refinar un material, y obtener una mejor respuesta, podrían no conducir a números más altos, sino simplemente reducir las barras de error. Esto no es un aumento en la magnitud del resultado de la prueba, y no significa que ahora conozcamos mejor el límite de fuerza teórico.

La gran razón por la cual esto no necesariamente nos proporciona un mejor límite teórico es: que la “resistencia aparente” de la mayoría de los materiales es menor que la resistencia teórica (sospechada), debido al tamaño y las poblaciones de defectos.

Hacer un material libre de fallas es a menudo como perseguir unicornios y no vale la pena el esfuerzo utilizando los métodos de producción actuales. Cuando sea posible, es útil saber por qué un material tiene el tamaño de falla y la distribución que tiene. A veces, simplemente lo hace, y las razones no son obvias.

Puede buscar en Google “resistencia teórica del carbono” para observar las numerosas discusiones y documentos sobre la resistencia teórica del material de tracción más alto conocido, los nanotubos de carbono. También puede encontrar tales discusiones con respecto al cable de acero. Se dedica mucho esfuerzo a investigar tales temas.

Puedo establecer un límite superior absoluto para la resistencia de un material, y quizás alguien con experiencia en ingeniería pueda refinarlo.

Ningún material puede ser tan fuerte que cuando una barra de dicho material se ve obligada a moverse en un extremo, el extremo opuesto de la barra se mueve a la velocidad de la luz o más rápido.

En otras palabras, supongamos que tenemos una barra hecha de un material increíblemente fuerte: unobtainium . Supongamos que esta barra tiene exactamente un segundo de luz: unos 300,000 km. Si tuviéramos que agarrar el extremo cercano de la barra y rotarlo a través de un radián (aproximadamente 57.3º) en un segundo, entonces el extremo más alejado de la barra tendría que moverse a la velocidad de la luz para mantenerse al día. Pero sabemos que esto es físicamente imposible; ergo, no debería haber material tan fuerte que permita que el extremo más alejado de la barra viole la relatividad.

Ahora sospecho que los materiales del mundo real son mucho, mucho, mucho más débiles que nuestro unobtainium teórico. Probablemente hay otros límites prácticos para la resistencia de un material que están muy por debajo de lo que acabo de describir. Sin embargo, si se pudieran superar esos límites, entonces todavía habría la barrera que mencioné, que debería ser completamente inviolable.

Por supuesto Una vez que asuma que el material que tiene es perfecto (sin defectos) la resistencia de los enlaces químicos determinará la resistencia superior teórica.

Así es como los científicos sabían sobre los defectos de los cristales mucho antes de que pudieran verlos en un microscopio.

¡Salud!

“La fuerza de Carbynes supera los 270GPа. No es seguro que sea el “máximo histórico” para la fuerza, sino un límite superior “.
El límite superior absoluto de la resistencia del material y las formas de alcanzarlo

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