当前位置:首页 >> 基金要闻 >> 资助成果

 

    我国学者发现非晶态物质弛豫新模式

    日期 2017-06-09   来源:工程与材料科学部   作者:郑雁军 邓意达  【 】   【打印】   【关闭

      在国家自然科学基金项目(项目编号:51571209,51461165101)等资助下,中国科学院物理研究所汪卫华研究团队发现非晶态物质的两步驰豫新模式,相关研究成果以“Relaxation Decoupling in Metallic Glasses at Low Temperatures”(低温下金属玻璃的弛豫脱耦)为题于2017年6月2日在线发表在Physical Review Letters上。论文链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.118.225901。

      非晶态材料,如玻璃,是从熔融态经快速冷却,内部结构仍保持着液态原子长程无序排列的一类固体材料。在常规的时间尺度下,其表现为稳定的固体。但是随着时间的延长,非晶固体内部也发生着缓慢的流变行为。如中世纪教堂的古老窗户玻璃总是下部比上部厚,就是玻璃随着时间的流逝,在重力作用下的流动所导致的。这是因为在较大的时间尺度下(时间尺度从小时到年的量级),非晶态材料内部原子发生了缓慢的驰豫。因此从原子(或分子)的动力学角度理解过冷液体的驰豫模式对于认识非晶态物质的玻璃化转变和凝聚状态至关重要,也是指导如何改善非晶态材料性能,特别是力学性能的基础。

      针对这一科学问题,汪卫华研究团队以非晶合金为模型体系,在非常宽的温度和时间窗口下,通过测量在恒定应变下材料的实时力学响应,来有效探测其缓慢的流动行为。研究结果表明,玻璃态的驰豫过程分为两步:首先发生快驰豫模式,对应于原子尺度内应力驱动的类弹道运动,此时系统被限制在势能阱中;随后体系越过能量势垒,发生更大尺度下动力学不均匀的原子重排。这一新的动力学模式分裂的发现,拓展了对非晶驰豫的传统认知,进一步完善了从动力学角度对液体到非晶态的凝聚过程的理解。美国物理学会“Physics”网站对这项研究结果进行了详细的介绍和评论,认为这种两步驰豫现象的发现解决了非晶驰豫和老化之间的关系这一凝聚态物理难题,不但能帮助人们更加全面地理解知之甚少的非平衡玻璃态动力学问题,而且有助于设计具有丰富功能特性和高稳定性的非晶态材料。




版权所有:国家自然科学基金委员会 京ICP备05002826号 文保网安备1101080035号