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Fracture toughening and toughness asymmetry induced by flexoelectricity

Authors :
Irene Arias
Gustau Catalan
Marino Arroyo
Christian Peco
Amir Abdollahi
Daniel Millán
Universitat Politècnica de Catalunya. Departament de Matemàtica Aplicada III
Universitat Politècnica de Catalunya. LACÀN - Mètodes Numèrics en Ciències Aplicades i Enginyeria
Source :
Recercat. Dipósit de la Recerca de Catalunya, instname, CONICET Digital (CONICET), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, instacron:CONICET, UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC, Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
Publication Year :
2015
Publisher :
American Physical Society (APS), 2015.

Abstract

Cracks generate the largest strain gradients that any material can withstand. Flexoelectricity (coupling between strain gradient and polarization) must therefore play an important role in fracture physics. Here we use a self-consistent continuum model to evidence two consequences of flexoelectricity in fracture: the resistance to fracture increases as structural size decreases, and it becomes asymmetric with respect to the sign of polarization. The latter phenomenon manifests itself in a range of intermediate sizes where piezo- and flexoelectricity compete. In BaTiO3 at room temperature, this range spans from 0.1 to 50 nm, a typical thickness range for epitaxial ferroelectric thin films. Fil: Abdollahi, Amir. Universidad Politécnica de Catalunya; España Fil: Peco Regales, Christian. Universidad Politécnica de Catalunya; España Fil: Millán, Raúl Daniel. Universidad Politécnica de Catalunya; España. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina Fil: Arroyo Balaguer, Marino. Universidad Politécnica de Catalunya; España Fil: Catalan, Gustau. Institut Catalá de Recerca I Estudis Avançats; España. Institut Catala de Nanociéncia i Nanotecnologia; España Fil: Arias, Irene. Universidad Politécnica de Catalunya; España. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina

Details

ISSN :
1550235X and 10980121
Volume :
92
Database :
OpenAIRE
Journal :
Physical Review B
Accession number :
edsair.doi.dedup.....2bdc733eecd8b3024451913564a63910
Full Text :
https://doi.org/10.1103/physrevb.92.094101