Nedavno je Institut za mehaniku Kineske akademije znanosti surađivao s istraživačima u zemlji i inozemstvu kako bi postigao novi napredak u sprječavanju starenja staklenih materijala i po prvi put eksperimentalno realizirao iznimno mladenačku strukturu tipičnog metalnog stakla u ultrabrzu vremensku ljestvicu. Povezani rezultati naslovljeni su Ultrabrzo ekstremno pomlađivanje metalnih stakala udarnom kompresijom, objavljeni u Science Advances (Science Advances 5: eaaw6249 (2019)).
Metastabilni stakleni materijal ima tendenciju spontanog starenja do stanja termodinamičke ravnoteže, a istovremeno je praćeno pogoršanjem svojstava materijala. Međutim, unosom vanjske energije stakleni materijal koji stari može pomladiti strukturu (pomlađivanje). Ovaj proces protiv starenja s jedne strane pridonosi osnovnom razumijevanju složenog dinamičkog ponašanja stakla, as druge strane također je pogodan za inženjersku primjenu staklenih materijala. Posljednjih godina, za materijale od metalnog stakla sa širokim izgledima za primjenu, predložen je niz metoda strukturalnog pomlađivanja temeljenih na neafinoj deformaciji kako bi se učinkovito kontrolirala mehanička i fizikalna svojstva materijala. Međutim, sve dosadašnje metode pomlađivanja djeluju s nižim razinama stresa i zahtijevaju dovoljno dugo vrijeme, pa stoga imaju velika ograničenja.
Istraživači su na temelju tehnologije udarne ploče s dvostrukom metom uređaja svjetlosnog plinskog pištolja shvatili da se tipično metalno staklo na bazi cirkonija brzo pomlađuje na visoku razinu za oko 365 nanosekundi (milijunti dio vremena potrebnog osobi da trepne oko). Entalpija je izrazito poremećena. Izazov ove tehnologije je primijeniti nekoliko GPa-razina pojedinačnih impulsa opterećenja i prijelaznog automatskog rasterećenja na metalno staklo, kako bi se izbjeglo dinamičko lomljenje materijala kao što su posmične trake i pucanje; u isto vrijeme, kontroliranjem brzine udarca letka, metal Brzo pomlađivanje stakla se “zamrzava” na različitim razinama.
Istraživači su proveli sveobuhvatnu studiju o ultra-brzom procesu pomlađivanja metalnog stakla iz perspektive termodinamike, strukture više skala i fononske dinamike "Bose peak", otkrivajući da pomlađivanje strukture stakla dolazi od klastera nano skale. Slobodni volumen izazvan načinom "prijelaza smicanja". Na temelju ovog fizikalnog mehanizma definiran je bezdimenzionalni Deborahov broj, koji objašnjava mogućnost vremenske skale ultrabrzog pomlađivanja metalnog stakla. Ovaj rad povećao je vremensku ljestvicu za pomlađivanje metalnih staklenih struktura za najmanje 10 redova veličine, proširio područja primjene ove vrste materijala i produbio ljudsko razumijevanje ultrabrze dinamike stakla.
Vrijeme objave: 6. prosinca 2021