Effetti di scala nella deformazione dei materiali: dalla micromeccanica ai terremoti

H01-06-Plasticita-001Autore del lavoro candidato: Stefano Zapperi

SINTESI CONTENENTE UNA BREVE DESCRIZIONE DEL LAVORO SVOLTO E DEI RISULTATI OTTENUTI: Comprendere come i materiali rispondano alle perturbazioni meccaniche è un problema centrale della scienza e dell’ingegneria. Benché per la maggior parte degli scopi pratici sia utile idealizzare la risposta meccanica come una funzione deterministica della perturbazione esterna, le fluttuazioni e il disordine sono inevitabili e questo porta a variazioni tra campione e campione e effetti di scala non banali. La dipendenza dalla dimensione del campione della resistenza è un problema ben noto, ma tuttora irrisolto, nella frattura di materiali e strutture. La difficoltà nell’affrontare questo problema derivava dalla complessa combinazione tra l’eterogeneità microscopica e le interazioni a lungo raggio di tipo elastico. Il Prof. Stefano Zapperi ha utilizzato la meccanica statistica dei sistemi complessi per spiegare come effetti collettivi nella dinamica di difetti atomici e microfratture nei materiali, determinano il comportamento emergente alla scala macroscopica. Questo a permesso da una parte di rivelare il nuovo fenomeno emergente delle valanghe oscillanti che spiegano allo stesso tempo la micromeccanica dei metalli e alcuni eventi sismici e dall’altra formulare leggi generali per determinare il carico di rottura dei materiali, con importanti implicazioni pratiche, dalla determinazione dei fattori di sicurezza delle strutture ingegneristiche alla previsione della rottura di materiali micro e nanometrici innovativi. La ricerca del Prof. Zapperi è stata finzanziata dall’European Research Council e i risultati ottenuti hanno meritato importanti riconoscimenti internazionale, dala copertina della prestigiosa rivista Nature all’elezione a Fellow dell’American Physical Society.