中科院力學(xué)研究所在玻璃材料抗老化研究獲進(jìn)展
近日,中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所研究員蔣敏強(qiáng)與國(guó)內(nèi)外研究人員合作,在玻璃材料抗老化方面取得新進(jìn)展,首次在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了一種典型金屬玻璃在超快時(shí)間尺度內(nèi)結(jié)構(gòu)的極端年輕化。相關(guān)成果以Ultrafast extreme rejuvenation of metallic glasses by shock compression 為題,發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances 5: eaaw6249 (2019))。 亞穩(wěn)態(tài)的玻璃材料具有向熱力學(xué)平衡態(tài)的自發(fā)老化(aging)趨勢(shì),同時(shí)伴隨著材料性能的劣化。但是,通過外部能量輸入,老化的玻璃物質(zhì)能夠重新實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的年輕化(rejuvenation)。這一反老化(anti-aging)過程一方面有助于對(duì)玻璃復(fù)雜動(dòng)力學(xué)行為的基本理解,另一方面也有利于玻璃材料的工程應(yīng)用。近年來,針對(duì)具有廣泛應(yīng)用前景的金屬玻璃材料,一系列基于非仿射變形的結(jié)構(gòu)年輕化方法被提出,以期對(duì)材料的力學(xué)、物理性能進(jìn)行有效調(diào)控。但是,之前所有的年輕化方法都工作在較低應(yīng)力水平且需要足夠長(zhǎng)的時(shí)間尺度,因此,具有很大的局限性。 研究人員基于輕氣炮裝置的雙靶板平板撞擊技術(shù),實(shí)現(xiàn)了典型鋯基金屬玻璃在約365納秒(人眨一次眼所需時(shí)間的百萬分之一)內(nèi)快速年輕化到一種高焓極端無序狀態(tài)。該技術(shù)的挑戰(zhàn)性在于對(duì)金屬玻璃施加幾個(gè)GPa量級(jí)的單脈沖加載和瞬態(tài)自動(dòng)卸載,從而避免剪切帶、層裂等材料動(dòng)態(tài)失效;同時(shí),通過控制飛片撞擊速度,可使金屬玻璃的快速年輕化“凍結(jié)”在不同水平。 |