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相空間冒險 塑料和彈性眼鏡的統一地圖

文章作者:www.utbltn.icu發布時間:2019-10-17瀏覽次數:1398

眼鏡是固相之間的一個謎。與結晶固體一樣,它們非常堅硬,但與晶體不同,它們在分子尺度上是無定形的。由于這種結構混亂,每種玻璃在技術上是不平衡和獨特的。因此,其性能不僅取決于其化學成分,還取決于其如何冷卻。

它們的無定形性質使得用一般模型描述眼鏡變得困難。然而,現在由大阪大學領導的團隊已經使用模擬將玻璃的退火(冷卻或壓縮)與其相應的機械響應聯系起來。特別是,他們的研究 - 發表在“科學進步” - 專注于固體行為,彈性和可塑性的兩個關鍵指標。

當通過剪切應變變形時,“彈性”固體在應變釋放后恢復其原始形狀。相反,塑料永久保持其新形狀。 “可逆”和“不可逆”變化之間的這種對比反映了材料如何響應機械力 - 在體內,技術應用中,甚至在地質尺度上。

該研究的共同作者Hajime Yoshino說:“我們模擬了膠體的密集組裝 - 一種由硬球制成的無定形固體。” “球體并不代表真正的分子,但它們確實顯示出這種致密的玻璃。它是否具有彈性。我們模擬了它們對剪切和法向應變的響應。我們的大型超級計算機首先完全繪制了玻璃成形器的應變相圖并探索了它們的流變學。”

每種玻璃有四種基本趨勢。它們在小應變下具有完美的彈性。在較高的應變下,它們變成部分塑性并且在部分變形時不能恢復到其原始狀態。最后,他們面臨著兩個相反的更大應變的命運:未能通過壓裂(產量)釋放壓力或完全停止干擾(變得擁擠)。相圖上的屈服和干涉之間的區域定義了原始玻璃保持穩定的位置。

“我們可以將這些反應解釋為穩定,部分穩定和不穩定的眼鏡,”主要作者Yuliang Jin解釋道。 “有趣的是,固體區域的大小 - 及其穩定的子區域 - 取決于玻璃的退火程度。更好的退火玻璃在剪切下具有更大的干涉機會。我們的工作是第一個證明最終命運玻璃剪切應變可能會產生或堵塞。“

在整個技術和自然界中發現了凝聚的柔軟材料 - 例如泡沫,乳液和生物組織。由于這種凝聚的軟質材料(如玻璃)是無定形的,因此更深入地了解如何定制玻璃的性質可以對材料設計產生更廣泛的影響。

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