Nylig har Institute of Mechanics ved det kinesiske vitenskapsakademiet samarbeidet med forskere i inn- og utland for å gjøre nye fremskritt innen antialdring av glassmaterialer, og for første gang eksperimentelt realisert den ekstremt ungdommelige strukturen til et typisk metallisk glass i en ultrarask tidsskala.De relaterte resultatene har tittelen Ultrafast extreme rejuvenation of metallic glass by shock compression, publisert i Science Advances (Science Advances 5: eaaw6249 (2019)).
Det metastabile glassmaterialet har en tendens til spontan aldring til den termodynamiske likevektstilstanden, og samtidig er det ledsaget av forringelse av materialegenskaper.Men gjennom tilførsel av ekstern energi kan det aldrende glassmaterialet forynge strukturen (foryngelse).Denne anti-aldringsprosessen bidrar på den ene siden til den grunnleggende forståelsen av den komplekse dynamiske oppførselen til glass, på den annen side bidrar den også til den tekniske anvendelsen av glassmaterialer.I de senere år, for metalliske glassmaterialer med brede bruksutsikter, har det blitt foreslått en rekke strukturelle foryngelsesmetoder basert på ikke-affin deformasjon for å effektivt kontrollere de mekaniske og fysiske egenskapene til materialene.Alle tidligere foryngelsesmetoder fungerer imidlertid ved lavere stressnivåer og krever en tilstrekkelig lang tidsskala, og har derfor store begrensninger.
Forskere basert på dual-target plate impact-teknologien til den lette gasspistolen innså at det typiske zirkoniumbaserte metalliske glasset raskt ble forynget til et høyt nivå på omtrent 365 nanosekunder (en milliondel av tiden det tar for en person å blinke en øye).Entalpi er ekstremt forstyrret.Utfordringen med denne teknologien er å bruke flere GPa-nivå enkeltpulsbelastning og forbigående automatisk lossing på metallisk glass, for å unngå dynamisk svikt i materialer som skjærbånd og spallering;på samme tid, ved å kontrollere støthastigheten til flyeren, metallet "fryser" på forskjellige nivåer.
Forskere har utført en omfattende studie på den ultraraske foryngelsesprosessen til metallisk glass fra termodynamikk, flerskalastruktur og fonondynamikk "Bose peak", som avslører at foryngelsen av glassstruktur kommer fra nanoskala klynger.Fritt volum indusert av "skjærovergang"-modus.Basert på denne fysiske mekanismen er et dimensjonsløst Deborah-tall definert, som forklarer muligheten for tidsskalaen for ultrarask foryngelse av metallisk glass.Dette arbeidet har økt tidsskalaen for foryngelse av metalliske glassstrukturer med minst 10 størrelsesordener, utvidet bruksområdene for denne typen materiale og utdypet folks forståelse av den ultraraske dynamikken til glass.
Innleggstid: Des-06-2021