Kiinan tiedeakatemian mekaniikkainstituutti on äskettäin tehnyt yhteistyötä kotimaisten ja ulkomaisten tutkijoiden kanssa saavuttaakseen uutta edistystä lasimateriaalien ikääntymisen estämisessä ja ensimmäistä kertaa kokeellisesti tajusi tyypillisen metallilasin äärimmäisen nuorekkaan rakenteen erittäin nopea aika-asteikko. Aiheeseen liittyvät tulokset ovat nimeltään Ultranopea äärimmäinen metallilasien nuorentaminen shokkipuristuksen avulla, julkaistu Science Advancesissa (Science Advances 5: eaaw6249 (2019)).
Metastabiililla lasimateriaalilla on taipumus ikääntyä itsestään termodynaamiseen tasapainotilaan, ja samalla siihen liittyy materiaalin ominaisuuksien heikkenemistä. Kuitenkin ulkoisen energian syöttämisen kautta ikääntyvä lasimateriaali voi uudistaa rakennetta (nuorentaminen). Tämä ikääntymistä estävä prosessi toisaalta edistää perusymmärrystä lasin monimutkaisesta dynaamisesta käyttäytymisestä, toisaalta se edistää myös lasimateriaalien teknistä sovellusta. Viime vuosina laajan käyttömahdollisuuden omaaville metallilasimateriaaleille on ehdotettu sarja ei-affiiniseen muodonmuutokseen perustuvia rakenteellisia uudistamismenetelmiä materiaalien mekaanisten ja fysikaalisten ominaisuuksien hallitsemiseksi tehokkaasti. Kaikki aiemmat nuorentamismenetelmät toimivat kuitenkin alhaisemmilla stressitasoilla ja vaativat riittävän pitkän ajan, joten niillä on suuria rajoituksia.
Kevyen kaasupistoolin kaksoiskohdelevyiskuteknologiaan perustuvat tutkijat ymmärsivät, että tyypillinen zirkoniumpohjainen metallilasi uusiutui nopeasti korkealle tasolle noin 365 nanosekunnissa (miljoonasosa ajasta, joka kuluu ihmisen räpäyttämiseen). silmä). Entalpia on erittäin sekava. Tämän tekniikan haasteena on soveltaa useita GPa-tason yksipulssilatauksia ja ohimenevää automaattista purkamista metallilasiin, jotta vältetään materiaalien dynaamiset vauriot, kuten leikkausnauhat ja roiskeet; samaan aikaan säätelemällä flyerin iskunopeutta lasin nopea uudistuminen ”jäätyy” eri tasoilla.
Tutkijat ovat tehneet kattavan tutkimuksen metallilasin ultranopeasta uudistumisprosessista termodynamiikan, monimittakaavaisen rakenteen ja fononidynamiikan "Bose-huippu" näkökulmasta, paljastaen, että lasin rakenteen nuorentaminen tulee nanomittakaavan klustereista. Leikkausmuutostilan aiheuttama vapaa tilavuus. Tämän fyysisen mekanismin perusteella määritellään dimensioton Deborah-luku, joka selittää metallilasin ultranopean nuorentumisen aika-asteikon mahdollisuuden. Tämä työ on lisännyt metallisten lasirakenteiden uudistamisen aikaskaalaa vähintään 10 kertaluokkaa, laajentanut tämän tyyppisten materiaalien käyttöalueita ja syventänyt ihmisten ymmärrystä lasin ultranopeasta dynamiikasta.
Postitusaika: 06.12.2021