For nylig har Institut for Mekanik ved Det Kinesiske Videnskabsakademi samarbejdet med forskere i ind- og udland for at gøre nye fremskridt inden for anti-ældning af glasmaterialer og for første gang eksperimentelt realiseret den ekstremt ungdommelige struktur af et typisk metallisk glas i en ultrahurtig tidsskala. De relaterede resultater har titlen Ultrahurtig ekstrem foryngelse af metalliske briller ved stødkompression, offentliggjort i Science Advances (Science Advances 5: eaaw6249 (2019)).
Det metastabile glasmateriale har en tendens til spontan ældning til den termodynamiske ligevægtstilstand, og det er samtidig ledsaget af forringelse af materialeegenskaber. Men gennem tilførsel af ekstern energi kan det aldrende glasmateriale forynge strukturen (foryngelse). Denne anti-aldringsproces bidrager på den ene side til den grundlæggende forståelse af glasets komplekse dynamiske adfærd, på den anden side er den også befordrende for den tekniske anvendelse af glasmaterialer. I de senere år er der for metalliske glasmaterialer med brede anvendelsesmuligheder blevet foreslået en række strukturelle foryngelsesmetoder baseret på ikke-affin deformation for effektivt at kontrollere materialernes mekaniske og fysiske egenskaber. Alle tidligere foryngelsesmetoder virker dog ved lavere stressniveauer og kræver en tilstrækkelig lang tidsskala, og har derfor store begrænsninger.
Forskere baseret på dual-target plate impact-teknologien i letgaspistolenheden indså, at det typiske zirkoniumbaserede metalliske glas hurtigt forynges til et højt niveau på omkring 365 nanosekunder (en milliontedel af den tid, det tager for en person at blinke. øje). Entalpi er ekstremt forstyrret. Udfordringen ved denne teknologi er at anvende adskillige GPa-niveau enkeltpulsbelastning og transient automatisk aflæsning på metallisk glas for at undgå dynamisk svigt af materialer såsom forskydningsbånd og spallation; på samme tid, ved at kontrollere flyers anslagshastighed, metallet Den hurtige foryngelse af glas "fryser" på forskellige niveauer.
Forskere har gennemført en omfattende undersøgelse af den ultrahurtige foryngelsesproces af metallisk glas ud fra termodynamik, multi-skala struktur og fonon dynamik "Bose peak", der afslører, at foryngelsen af glasstruktur kommer fra nanoskala klynger. Fri lydstyrke induceret af "shear overgang"-tilstanden. Baseret på denne fysiske mekanisme defineres et dimensionsløst Deborah-tal, som forklarer muligheden for tidsskalaen for ultrahurtig foryngelse af metallisk glas. Dette arbejde har øget tidsskalaen for foryngelse af metalliske glasstrukturer med mindst 10 størrelsesordener, udvidet anvendelsesområderne for denne type materiale og uddybet folks forståelse af glasets ultrahurtige dynamik.
Posttid: Dec-06-2021