Recentemente, l'Istituto di Meccanica dell'Accademia Cinese delle Scienze ha collaborato con ricercatori nazionali ed esteri per compiere nuovi progressi nell'anti-invecchiamento dei materiali di vetro, e per la prima volta ha realizzato sperimentalmente la struttura estremamente giovane di un tipico vetro metallico in una scala temporale ultraveloce. I risultati correlati sono intitolati Ringiovanimento estremo ultraveloce degli occhiali metallici mediante compressione d'urto, pubblicati su Science Advances (Science Advances 5: eaaw6249 (2019)).
Il materiale di vetro metastabile ha la tendenza all'invecchiamento spontaneo fino allo stato di equilibrio termodinamico e, allo stesso tempo, è accompagnato dal deterioramento delle proprietà del materiale. Tuttavia, attraverso l'apporto di energia esterna, il materiale vetroso invecchiato può ringiovanire la struttura (ringiovanimento). Questo processo anti-invecchiamento da un lato contribuisce alla comprensione di base del complesso comportamento dinamico del vetro, dall’altro favorisce anche l’applicazione ingegneristica dei materiali di vetro. Negli ultimi anni, per materiali vetrosi metallici con ampie prospettive applicative, sono stati proposti una serie di metodi di ringiovanimento strutturale basati sulla deformazione non affine al fine di controllare efficacemente le proprietà meccaniche e fisiche dei materiali. Tuttavia, tutti i metodi di ringiovanimento precedenti funzionano a livelli di stress inferiori e richiedono un periodo di tempo sufficientemente lungo e quindi presentano grandi limitazioni.
I ricercatori, basandosi sulla tecnologia di impatto con piastra a doppio bersaglio del dispositivo con pistola a gas leggero, si sono resi conto che il tipico vetro metallico a base di zirconio si ringiovanisce rapidamente fino a raggiungere un livello elevato in circa 365 nanosecondi (un milionesimo del tempo necessario a una persona per battere le palpebre). occhio). L’entalpia è estremamente disordinata. La sfida di questa tecnologia è quella di applicare diversi carichi a impulso singolo a livello di GPa e scarichi automatici transitori al vetro metallico, in modo da evitare cedimenti dinamici di materiali come bande di taglio e spallazione; allo stesso tempo, controllando la velocità di impatto del volantino, il metallo Il rapido ringiovanimento del vetro “si congela” a diversi livelli.
I ricercatori hanno condotto uno studio completo sul processo di ringiovanimento ultraveloce del vetro metallico dal punto di vista della termodinamica, della struttura multiscala e della dinamica fononica “picco di Bose”, rivelando che il ringiovanimento della struttura del vetro proviene da cluster su scala nanometrica. Volume libero indotto dalla modalità di “transizione di taglio”. Sulla base di questo meccanismo fisico, viene definito un numero di Deborah adimensionale, che spiega la possibilità della scala temporale del ringiovanimento ultraveloce del vetro metallico. Questo lavoro ha aumentato la scala temporale per il ringiovanimento delle strutture di vetro metallico di almeno 10 ordini di grandezza, ampliato i campi di applicazione di questo tipo di materiale e approfondito la comprensione da parte delle persone delle dinamiche ultraveloci del vetro.
Orario di pubblicazione: 06-dic-2021