Наскоро Институтът по механика на Китайската академия на науките си сътрудничи с изследователи в страната и чужбина, за да постигне нов напредък в анти-стареенето на стъклените материали и за първи път експериментално реализира изключително младата структура на типично метално стъкло в ултра бърза времева скала.Свързаните резултати са озаглавени ултрабързо екстремно подмладяване на метални стъкла чрез шокова компресия, публикувани в Science Advances (Science Advances 5: eaaw6249 (2019)).
Метастабилният стъклен материал има тенденция на спонтанно стареене до състояние на термодинамично равновесие и в същото време е придружено от влошаване на свойствата на материала.Въпреки това, чрез въвеждането на външна енергия, стареещият стъклен материал може да подмлади структурата (подмладяване).Този процес против стареене, от една страна, допринася за основното разбиране на сложното динамично поведение на стъклото, от друга страна, той е благоприятен и за инженерното приложение на стъклените материали.През последните години за материали от метално стъкло с широки перспективи за приложение бяха предложени серия от методи за структурно подмладяване, базирани на неафинна деформация, за да се контролират ефективно механичните и физичните свойства на материалите.Въпреки това, всички предишни методи за подмладяване работят при по-ниски нива на стрес и изискват достатъчно дълъг период от време и следователно имат големи ограничения.
Изследователи, базиращи се на технологията за удар с двойна цел на устройството за светлинен газов пистолет, осъзнаха, че типичното метално стъкло на базата на цирконий бързо се подмладява до високо ниво за около 365 наносекунди (една милионна от времето, необходимо на човек да мигне око).Енталпията е изключително неподредена.Предизвикателството на тази технология е да се приложат няколко импулсни натоварвания на ниво GPa и преходно автоматично разтоварване към метално стъкло, така че да се избегне динамична повреда на материали като ленти на срязване и разцепване;в същото време, чрез контролиране на скоростта на удара на флаера, металът Бързото подмладяване на стъклото „замръзва“ на различни нива.
Изследователите са провели цялостно проучване на ултра-бързия процес на подмладяване на метално стъкло от гледна точка на термодинамиката, многомащабната структура и фононната динамика „Bose peak“, разкривайки, че подмладяването на стъклената структура идва от наномащабни клъстери.Свободен обем, предизвикан от режима на „преход на срязване“.Въз основа на този физически механизъм се дефинира безразмерно число на Дебора, което обяснява възможността за времева скала за ултра-бързо подмладяване на метално стъкло.Тази работа увеличи времевата скала за подмладяване на метални стъклени конструкции с най-малко 10 порядъка, разшири полетата на приложение на този тип материал и задълбочи разбирането на хората за свръхбързата динамика на стъклото.
Време на публикуване: 6 декември 2021 г