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作者翠荣喘:蒋敏强 2019-08-26 07:59 来源绢不:
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  近日部渭蜜,中国科学院力学研究所蒋敏强研究员与国内外研究人员合作鹃献,在玻璃材料抗老化方面取得重要进展唾碳,首次在实验上实现了一种典型金属玻璃在超快时间尺度内结构的极端年轻化极。相关成果以Ultrafast extreme rejuvenation of metallic glasses by shock compression”为题禾,发表在Science Advances 5: eaaw6249 (2019)兄立崎。 

  亚稳态的玻璃材料具有向热力学平衡态的自发老化(aging)趋势梧矫,同时伴随着材料性能的劣化婆完性。但是赦,通过外部能量输入校,老化的玻璃物质能够重新实现结构的年轻化(rejuvenation)坤。这一反老化(anti-aging)过程一方面有助于对玻璃复杂动力学行为的基本理解达谜,另一方面也有利于玻璃材料的工程应用河盼绅。近年来扭募巷,针对具有广泛应用前景的金属玻璃材料彤负,一系列基于非仿射变形的结构年轻化方法被提出修,以期对材料的力学娠迹、物理性能进行有效调控巩寺较。但是光喊,之前所有的年轻化方法都工作在较低应力水平且需要足够长的时间尺度腐,因此壁骏叛,具有很大的局限性蠢唾铝。 

  研究人员基于轻气炮装置的双靶板平板撞击技术绕新,实现了典型锆基金属玻璃在约365纳秒(人眨一次眼所需时间的百万分之一)内快速年轻化到一种高焓极端无序状态隶淖。该技术的挑战性在于对金属玻璃施加几个GPa量级的单脉冲加载和瞬态自动卸载藕嫩炯,从而避免剪切带椿级、层裂等材料动态失效;同时据,通过控制飞片撞击速度胆,可使金属玻璃的快速年轻化“冻结”在不同水平妊。 

  研究人员从热力学宿、多尺度结构和声子动力学“玻色峰”三个角度樊摩,对金属玻璃的超快年轻化过程进行了全面研究伺,揭示出玻璃结构年轻化源于纳米尺度团簇以“剪切转变”模式诱导的自由体积产生登。基于这一物理机制导,定义了一个无量纲Deborah数沮隶廷,解释了金属玻璃超快年轻化的时间尺度可能性煌铰奶。该工作使实现金属玻璃结构年轻化的时间尺度提高了至少10个数量级孟揉艰,拓展了这类材料的应用领域词弟,也加深了人们对玻璃超快动力学的认知恒汝。 

  中国科学院力学研究所和西安交通大学联合培养的博士生丁淦是论文第一作者劝堡,蒋敏强研究员为通讯作者筒,中国科学院物理研究所汪卫华院士为共同通讯作者陈。中国科学院力学研究所是论文第一单位滑畔。该项研究工作得到了国家优秀青年科学基金链泰、国家自然科学基金重大项目缔风、中科院青促会等资助居。文章链接腊乡:#

 

金属玻璃各类结构年轻化方法的比较泄忿:过剩弛豫焓与年轻化实现时间的关系 

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