有史以来第一次，研究人员模拟了表面粗糙度创建的过程：在理解从原子尺度到地质尺度的许多尺度上粗糙表面的分形特征的出现上迈出了一步 - 可能是地震预测的一个进步。
无论从山顶还是在显微镜下观察它，世界的地形看起来都是一样的。地质尺度的山脉与纳米尺度的其他固体金属物体的粗糙度特征相当相同。这种相似性首先在1983年由数学家Benoit Mandelbrot强调。
从那时起，已经证明所有断裂的表面都具有相似的特征，称为分形自亲和力。这种独特的特性通常归因于通过固体材料传播裂缝的物理特性 - 迄今为止 - 已经证明非常难以建模。
“这是我们第一次使用计算机模拟重现滑动表面的自我亲和力。我们的模拟清楚地说明了地下裂纹扩展和表面磨损如何在多个尺度上产生几乎相同的粗糙度，与初始粗糙度状态无关，” Ramin Aghababaei，奥胡斯大学工程系助理教授。
该研究表明，自仿射形态的发展是由于通过次表面裂纹扩展和第三体构型的平滑和再粗糙机制，并且新发现已发表在Nature Communications上。
数字技术是这项工作的垫脚石，由Ramin Aghababaei与来自瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)和美国康奈尔大学的科学家合作开发。
三年前，当我在EPFL工作并在Jean-Francois Molinari教授的计算固体力学实验室工作时，我开始研究这个课题。目前的研究是通过博士生Enrico Milanese的努力实现的，该论文的主要作者，使用开发的技术并进行大规模模拟，以跟踪表面相互滑动的粗糙度演变，“助理教授Aghababaei解释说。
当前项目的主要目标是对粗糙度创建过程进行建模，但其发现的前景非常广阔。控制表面粗糙度对于几乎所有工程应用的性能和耐用性至关重要。例如，对于制造业来说，根据目标公差来预测和控制加工部件的表面光洁度是非常有意义的。
“在这项研究中，我们研究了粗糙度产生的机理，我们建议它与地下裂缝的传播和不同尺度的材料去除有关。裂缝永远不会直线。它像一个在空中弯曲的闪电一样扭曲和卷曲当你放大时，同样的波纹会在较小的尺度上自我复制。换句话说，裂缝传播途径决定了各种尺度下粗糙表面的自仿射性质，“Ramin Aghababaei说并将其与自然断层粗糙度相结合。在地质尺度上。
“人类仍然不知道为什么会发生地震，但我们认为这是地球地下微观裂缝传播的问题，发出地震波使地面震动。如果我们能够通过后期理解裂缝启动机制事实上对故障粗糙度的分析，我们希望我们可以预测一些事情，“他补充道。
Ramin Aghababaei是奥胡斯大学工程系的表面力学小组的负责人，目前正在与地质学家合作，利用这些知识来了解地震的微观起源。
“我为这项工作感到自豪，并与EPFL团队在这个项目上进行了很好的合作。我相信这项新技术为探索表面退化和失效的微观力学开辟了许多新的可能性，为开发下一代磨损奠定了理论基础。 - 阻力材料和涂层，希望减少因磨损造成的材料浪费，“他说。
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