Mới đây, Viện Cơ học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã hợp tác với các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước để đạt được tiến bộ mới trong việc chống lão hóa vật liệu thủy tinh và lần đầu tiên thực nghiệm nhận ra cấu trúc vô cùng trẻ trung của một loại kính kim loại điển hình trong một thang thời gian cực nhanh. Các kết quả liên quan có tiêu đề Trẻ hóa kính kim loại cực nhanh bằng cách nén sốc, được công bố trên tạp chí Science Advances (Science Advances 5: eaaw6249 (2019)).
Vật liệu thủy tinh siêu bền có xu hướng lão hóa tự phát đến trạng thái cân bằng nhiệt động, đồng thời kéo theo sự suy giảm các tính chất của vật liệu. Tuy nhiên, thông qua năng lượng bên ngoài đưa vào, vật liệu kính lão hóa có thể trẻ hóa cấu trúc (trẻ hóa). Quá trình chống lão hóa này một mặt góp phần mang lại sự hiểu biết cơ bản về hành vi động học phức tạp của thủy tinh, mặt khác nó cũng có lợi cho ứng dụng kỹ thuật của vật liệu thủy tinh. Trong những năm gần đây, đối với vật liệu thủy tinh kim loại có triển vọng ứng dụng rộng rãi, một loạt phương pháp trẻ hóa cấu trúc dựa trên biến dạng không affine đã được đề xuất nhằm kiểm soát hiệu quả các tính chất cơ lý của vật liệu. Tuy nhiên, tất cả các phương pháp trẻ hóa trước đây đều hoạt động ở mức độ căng thẳng thấp hơn và yêu cầu khoảng thời gian đủ dài nên có những hạn chế lớn.
Các nhà nghiên cứu dựa trên công nghệ tác động tấm mục tiêu kép của thiết bị súng hơi nhẹ, nhận ra rằng thủy tinh kim loại gốc zirconium điển hình nhanh chóng trẻ hóa lên mức cao trong khoảng 365 nano giây (một phần triệu thời gian để một người chớp mắt). mắt). Enthalpy cực kỳ hỗn loạn. Thách thức của công nghệ này là áp dụng một số tải xung đơn cấp GPa và tự động dỡ tải tạm thời cho thủy tinh kim loại, để tránh hư hỏng động của vật liệu như dải cắt và vỡ vụn; đồng thời, bằng cách kiểm soát tốc độ va chạm của tờ rơi, kim loại Sự trẻ hóa nhanh chóng của thủy tinh “đóng băng” ở các cấp độ khác nhau.
Các nhà nghiên cứu đã tiến hành một nghiên cứu toàn diện về quá trình trẻ hóa cực nhanh của thủy tinh kim loại từ góc độ nhiệt động lực học, cấu trúc đa quy mô và động lực học phonon “đỉnh Bose”, tiết lộ rằng quá trình trẻ hóa cấu trúc thủy tinh đến từ các cụm có quy mô nano. Khối lượng tự do được tạo ra bởi chế độ “chuyển tiếp cắt”. Dựa trên cơ chế vật lý này, số Deborah không thứ nguyên được xác định, điều này giải thích khả năng quy mô thời gian trẻ hóa cực nhanh của thủy tinh kim loại. Công việc này đã tăng quy mô thời gian để trẻ hóa các cấu trúc thủy tinh kim loại lên ít nhất 10 bậc độ lớn, mở rộng các lĩnh vực ứng dụng của loại vật liệu này và nâng cao hiểu biết của mọi người về động lực học cực nhanh của thủy tinh.
Thời gian đăng: Dec-06-2021