تقدم جديد في الأبحاث المضادة للشيخوخة للمواد الزجاجية

في الآونة الأخيرة ، تعاون معهد ميكانيكا الأكاديمية الصينية للعلوم مع الباحثين في الداخل والخارج لإحراز تقدم جديد في مكافحة الشيخوخة للمواد الزجاجية ، ولأول مرة أدركت بشكل تجريبي الهيكل الشبابي للغاية لزجاج معدني نموذجي في مقياس زمني فائق. النتائج ذات الصلة بعنوان "تجديد الشباب المتطرف الفائق للنظارات المعدنية عن طريق ضغط الصدمة ، المنشور في Science Advances (Science Advances 5: EAAW6249 (2019)).

تتميز المادة الزجاجية القابلة للتشغيل بميل للشيخوخة التلقائية إلى حالة التوازن الديناميكي الحراري ، وفي الوقت نفسه ، يرافقها تدهور خصائص المواد. ومع ذلك ، من خلال مدخلات الطاقة الخارجية ، يمكن للمواد الزجاجية المتقادمة أن تجدد التركيب (تجديد الشباب). تساهم هذه العملية المضادة للشيخوخة من ناحية في الفهم الأساسي للسلوك الديناميكي المعقد للزجاج ، من ناحية أخرى ، فهي مواتية للتطبيق الهندسي للمواد الزجاجية. في السنوات الأخيرة ، بالنسبة للمواد الزجاجية المعدنية ذات آفاق التطبيق الواسعة ، تم اقتراح سلسلة من أساليب التجديد الهيكلي القائمة على تشوه غير الحافل من أجل التحكم بفعالية في الخواص الميكانيكية والفيزيائية للمواد. ومع ذلك ، فإن جميع أساليب التجديد السابقة تعمل في مستويات الضغط المنخفض وتتطلب نطاقًا زمنيًا طويلًا بما فيه الكفاية ، وبالتالي لها قيود كبيرة.

أدرك الباحثون استنادًا إلى تقنية تأثير اللوحة المستهدفة ثنائية جهاز بندقية الغاز الخفيفة ، أن الزجاج المعدني المعتمد على الزركونيوم النموذجي سرعان ما تم تجديده إلى مستوى عالٍ في حوالي 365 نانو ثانية (مليون من الوقت الذي يستغرقه الشخص لتضمين عين). enthalpy غير مضطرب للغاية. يتمثل التحدي في هذه التكنولوجيا في تطبيق العديد من التحميل التلقائي على مستوى المعدل التراكمي والتفريغ التلقائي العابر على الزجاج المعدني ، وذلك لتجنب الفشل الديناميكي للمواد مثل نطاقات القص و spallation ؛ في الوقت نفسه ، من خلال التحكم في سرعة تأثير النشرة ، فإن المعدن هو التجديد السريع للزجاج "تجمد" على مستويات مختلفة.

أجرى الباحثون دراسة شاملة حول عملية تجديد شباب فائقة السرعة للزجاج المعدني من وجهات نظر الديناميكا الحرارية ، والبنية متعددة النطاق وديناميكيات الفونون "بوس بيك" ، مما يكشف أن تجديد بنية الزجاج يأتي من مجموعات النقل النانوية. وحدة التخزين المجانية الناجم عن وضع "انتقالية القص". استنادًا إلى هذه الآلية الفيزيائية ، يتم تعريف عدد ديبورا بدون أبعاد ، وهو ما يفسر إمكانية الحجم الزمني لتجديد شباب فائق السرعة للزجاج المعدني. زاد هذا العمل من النطاق الزمني لتجديد الهياكل الزجاجية المعدنية بمقدار 10 أوامر على الأقل من الحجم ، وتوسيع حقول التطبيق لهذا النوع من المواد ، وفهم الناس المعمقين للديناميات الفائقة من الزجاج.