Äskettäin Kiinan tiedeakatemian mekaniikan instituutti on tehnyt yhteistyötä kotona ja ulkomailla olevien tutkijoiden kanssa saadakseen uutta edistystä lasimateriaalien ikääntymisessä ja toteuttanut ensimmäistä kertaa kokeellisesti tyypillisen metallilasin erittäin nuorekkaan rakenteen erittäin nopeassa aikataulussa. Aiheeseen liittyvät tulokset ovat nimeltään Ultra -Fast Extreme Metallical Glasses -sarjan uudistaminen, joka on julkaistu Science Advances -sivustolla (Science Advances 5: EAAW6249 (2019)).
Metatable -lasimateriaalilla on taipumus spontaaniin ikääntymiseen termodynaamiseen tasapainotilaan, ja samalla siihen liittyy materiaaliominaisuuksien heikkeneminen. Ulkoisen energian syöttämisen kautta ikääntyvä lasimateriaali voi kuitenkin uudistaa rakenteen (nuorentaminen). Tämä toisaalta tämä ikääntymistä estävä prosessi edistää lasin monimutkaisen dynaamisen käyttäytymisen perustietoa, toisaalta se edistää myös lasimateriaalien tekniikan käyttöä. Viime vuosina metallisista lasimateriaaleista, joilla on laajat käyttömahdollisuudet, on ehdotettu joukko rakenteellisia nuorentamismenetelmiä, jotka perustuvat muihin kuin epätasaisiin muodonmuutoksiin, materiaalien mekaanisten ja fysikaalisten ominaisuuksien hallitsemiseksi tehokkaasti. Kaikki aikaisemmat nuorentamismenetelmät toimivat kuitenkin alhaisemmilla stressitasoilla ja vaativat riittävän pitkän ajanjakson, ja siksi niillä on suuret rajoitukset.
Tutkijat, jotka perustuvat kevyen kaasupistoolilaitteen kaksoislevy-iskutekniikkaan, huomasivat, että tyypillinen zirkoniumpohjainen metallilasi nuori nopeasti korkealle tasolle noin 365 nanosekuntia (miljoonasosista ajasta, jonka henkilö vie henkilön silmänräpäilemiseksi). Entalpia on erittäin epäjärjestynyt. Tämän tekniikan haasteena on soveltaa useita GPA-tason yksiläiskuormitusta ja ohimenevää automaattista purkamista metallisiin lasiin, jotta vältetään materiaalien, kuten leikkauskaistat ja spallaatio; Samanaikaisesti säätämällä lentolehtisen iskunopeutta, metalli lasin nopea nuorentaminen ”jäätyy” eri tasoilla.
Tutkijat ovat suorittaneet kattavan tutkimuksen metallislasin erittäin nopeasta uudistamisprosessista termodynamiikan, monimuotoisen rakenteen ja fononidynamiikan ”Bose Peakin” näkökulmasta, paljastaen, että lasirakenteen uudistaminen tulee nano-mittakaavan klustereilta. ”Leikkaussiirtymän” tilan aiheuttama vapaa tilavuus. Tämän fyysisen mekanismin perusteella määritetään ulottumaton deborah-luku, joka selittää metallislasin erittäin nopean nuorentumisen aikataulun mahdollisuuden. Tämä työ on lisännyt metallilasirakenteiden nuorentamisessa vähintään 10 suuruusluokkaa, laajentanut tämän tyyppisen materiaalin levityskenttiä ja syventänyt ihmisten ymmärrystä lasin erittäin suuresta dynamiikasta.
Postin aika: DEC-06-2021