Niedawno Institute of Mechanics of the Chinese Academy of Sciences współpracował z badaczami w kraju i za granicą, aby zrobić nowe postępy w przeciwstarzeniu materiałów szklanych i po raz pierwszy eksperymentalnie zrealizował niezwykle młodzieńczą strukturę typowego szklanki metalicznej w bardzo szybkiej skali czasowej. Powiązane wyniki są zatytułowane Ultrasfast Extreme Rejuvenation of Metallic Glasses według Shock Compression, opublikowane w Science Advances (Science Advances 5: Eaaw6249 (2019)).
Metastabilny materiał szklany ma tendencję spontanicznego starzenia się do stanu równowagi termodynamicznej, a jednocześnie towarzyszy mu pogorszenie właściwości materiału. Jednak poprzez wejście energii zewnętrznej, starzejący się materiał szklany może odmłodzić konstrukcję (odmłodzenie). Ten proces przeciwstarzeniowy z jednej strony przyczynia się do podstawowego zrozumienia złożonego dynamicznego zachowania szkła, z drugiej strony sprzyja również inżynierii materiałów szklanych. W ostatnich latach, w przypadku metalicznych materiałów szklanych o szerokich potencjalnych klientach zastosowania, zaproponowano szereg metod odmładzania strukturalnych opartych na deformacji nieosfinowej w celu skutecznego kontrolowania właściwości mechanicznych i fizycznych materiałów. Jednak wszystkie poprzednie metody odmładzania działają na niższych poziomach naprężeń i wymagają wystarczająco długiej skali, a zatem mają duże ograniczenia.
Naukowcy oparte na technologii wpływu na podwójną płytę na urządzeniu lekkiego pistoletu gazowego zdali sobie sprawę, że typowe metaliczne szkło na bazie cyrkonu szybko odmładzało na wysokim poziomie w około 365 nanosekundach (jeden milion przypadków, gdy dana osoba ma mrugnięcie oka). Entalpia jest wyjątkowo nieuporządkowana. Wyzwaniem tej technologii polega na zastosowaniu kilku obciążenia jednopulsowego na poziomie GPA i przejściowym automatycznym rozładunku do szklanki metalicznej, aby uniknąć dynamicznej awarii materiałów, takich jak pasma ścinania i spalanie; Jednocześnie, kontrolując prędkość uderzenia ulotki, metal szybkie odmłodzenie szkła „zamarzają” na różnych poziomach.
Naukowcy przeprowadzili kompleksowe badanie na temat ultra szybkiego procesu odmładzania szklanki z perspektywy termodynamiki, struktury wielooskalowej i dynamiki fononu „Bose Peak”, ujawniając, że odmładzanie struktury szkła pochodzi z grup nano-skalnych. Bezpłatna objętość indukowana przez tryb „przecięcia ścinania”. Na podstawie tego fizycznego mechanizmu zdefiniowana jest bezwymiarowa liczba Deborah, co wyjaśnia możliwość skali czasowej bardzo szybkiego odmładzania szklanki metalicznej. Prace te zwiększyły skalę czasową odmładzania metalicznych konstrukcji szkła o co najmniej 10 rzędów wielkości, rozszerzyła pól zastosowania tego rodzaju materiału i pogłębiła zrozumienie przez ludzi ultraszybkiej dynamiki szkła.
Czas po: grudzień 06-2021