Nyligen har Institute of Mechanics vid den kinesiska vetenskapsakademin samarbetat med forskare hemma och utomlands för att göra nya framsteg när det gäller anti-aging av glasmaterial, och för första gången experimentellt insett den extremt ungdomliga strukturen hos ett typiskt metalliskt glas i en ultrasnabb tidsskala. De relaterade resultaten har titeln Ultrafast extreme rejuvenation of metallic glass by shock compression, publicerade i Science Advances (Science Advances 5: eaaw6249 (2019)).
Det metastabila glasmaterialet har en tendens att spontant åldras till det termodynamiska jämviktstillståndet, och samtidigt åtföljs det av försämring av materialegenskaper. Men genom tillförsel av extern energi kan det åldrande glasmaterialet föryngra strukturen (föryngring). Denna anti-aging-process bidrar å ena sidan till den grundläggande förståelsen av glasets komplexa dynamiska beteende, å andra sidan bidrar den också till den tekniska tillämpningen av glasmaterial. På senare år, för metalliska glasmaterial med breda tillämpningsmöjligheter, har en serie strukturella föryngringsmetoder baserade på icke-affin deformation föreslagits för att effektivt kontrollera materialens mekaniska och fysikaliska egenskaper. Alla tidigare föryngringsmetoder fungerar dock vid lägre stressnivåer och kräver en tillräckligt lång tidsskala, och har därför stora begränsningar.
Forskare baserade på dual-target plate impact technology för lättgaspistolanordningen insåg att det typiska zirkoniumbaserade metalliska glaset snabbt föryngrades till en hög nivå på cirka 365 nanosekunder (en miljondel av tiden det tar för en person att blinka. öga). Entalpi är extremt störd. Utmaningen med denna teknik är att tillämpa flera GPa-nivå enkelpulsladdning och transient automatisk avlastning på metalliskt glas, för att undvika dynamiska fel på material som skjuvband och spallation; samtidigt, genom att kontrollera flygbladets anslagshastighet, "fryser" metallen Den snabba föryngringen av glas på olika nivåer.
Forskare har genomfört en omfattande studie om den ultrasnabba föryngringsprocessen av metalliskt glas utifrån termodynamik, flerskalig struktur och fonondynamik "Bose peak", som avslöjar att föryngringen av glasstruktur kommer från nanoskaliga kluster. Fri volym inducerad av läget "skjuvövergång". Baserat på denna fysiska mekanism definieras ett dimensionslöst Deborah-tal, vilket förklarar möjligheten till tidsskalan för ultrasnabb föryngring av metalliskt glas. Detta arbete har ökat tidsskalan för föryngring av metalliska glasstrukturer med minst 10 storleksordningar, utökat användningsområdena för denna typ av material och fördjupat människors förståelse för glasets ultrasnabba dynamik.
Posttid: 2021-12-06