Na czele tych eksperymentów stanęli John Dolbow z Uniwerystetu Duke’a oraz Oscar Lopez-Pamies z Uniwersytetu Illinois w Urbana-Champaign. Jak objaśniają w swojej publikacji, dostępnej w Journal of the Mechanics and Physics of Solids, w centrum ich zainteresowania znalazł się test brazylijski. Ten został opracowany przez Fernando Carneiro i odnosił się do sprawdzania wytrzymałości kruchego materiału.
Czytaj też: Diament najtwardszym materiałem na świecie? To się może wkrótce zmienić
Analizując coś, co można określić mechaniką pękania, członkowie zespołu badawczego wyciągnęli wnioski, które mogą okazać się kluczowe dla różnych dziedzin, takich jak budownictwo, a nawet… medycyna. Wnioski płynące z analiz są szczególnie intrygujące, gdyż ich autorzy natknęli się na coś nowego. Jak twierdzą, udało im się przeprowadzić pełną analizę procesu pękania, a w szczególności jego początków.
Geneza całej historii sięga połowy XX wieku, kiedy to Carneiro został poproszony o zaplanowanie przeniesienia… kościoła. Budynek miał zostać przesunięty w taki sposób, by nie uległ uszkodzeniu. Wymyślono, że można w tym celu użyć betonowych rolek, a te musiały być rzecz jasna wyjątkowo wytrzymałe. Naukowiec zaobserwował, iż wraz ze wzrostem obciążenia, rolki te były podatne na dzielenie się na dwie części w samym środku.
Test opracowany przez Carneiro miał na celu określanie wytrzymałości materiałów na pęknięcia
Stało się jasne, że choć ściskane pionowo, elementy te były zarazem rozciągane w orientacji poziomej. W toku dalszych ekspertyz Carneiro odkrył prosty sposób pośredniego pomiaru wytrzymałości na rozciąganie. Chodziło o materiały podobne do betonu, na przykład skały. Tak właśnie powstał test zwany współcześnie brazylijskim i stosowany od 1943 roku. Jego zasada jest relatywnie prosta: dwie sztywne płyty ściskają dysk do momentu, w którym zacznie on pękać.
Na przestrzeni lat założenia testu nieco zmodyfikowano, a część naukowego świata zaczęła podważać jego zasadność. Pojawiły się teorie, jakoby test był ważny wyłącznie w sytuacji, gdy uszkodzenie rozpoczyna się w samym środku próbki, a nie w obrębie płyt odpowiedzialnych za nacisk. Autorzy najnowszych badań przekonują natomiast, że niewłaściwe przekonania na temat testu brazylijskiego pojawiają się, gdy skupiamy się wyłącznie na naprężeniu.
Czytaj też: Fizycy głowili się nad tym ponad 100 lat. Wreszcie przewidzieli temperaturę topnienia
O ile w przypadku budownictwa jest jak najbardziej zrozumiałe, że taki test jest przydatny, tak pojawia się pytanie: skąd odniesienia do medycyny? Za przykład można podać usuwanie kamieni nerkowych, których niszczenie jest akurat pożądane. W ramach eksperymentów naukowcy ze Stanów Zjednoczonych przetestowali materiał znany jako BegoStone. Stosując metodę opracowaną przez Carneiro, zrozumieli, skąd biorą się nieporozumienia dotyczące tego testu.
W czym tkwił problem? Ich zdaniem chodziło o pomijanie udziału ściskania i rozciągania próbek. Prosta modyfikacja wzoru proponowana przez badaczy powinna rozwiązać problem i sprawić, że wyniki kolejnych pomiarów będą zdecydowanie bliższe rzeczywistości. Najważniejszy wydaje się fakt, iż od teraz nie będzie miało znaczenia, czy test jest prowadzony w centrum próbki czy też w obrębie płyt ściskających. Skorzystają na tym co najmniej dwie dziedziny, czyli budownictwo i medycyna, a niewykluczone, że będzie ich jeszcze więcej.