Nedavno je Institut za mehaniku Kineske akademije nauka sarađivao sa istraživačima u zemlji i inostranstvu kako bi postigao novi napredak u borbi protiv starenja staklenih materijala i po prvi put eksperimentalno realizovao izuzetno mladalačku strukturu tipičnog metalnog stakla u ultra-brza vremenska skala.Povezani rezultati su pod naslovom Ultrabrzo ekstremno podmlađivanje metalnih naočara udarnom kompresijom, objavljeni u Science Advances (Science Advances 5: eaaw6249 (2019)).
Metastabilni stakleni materijal ima tendenciju spontanog starenja do termodinamičkog ravnotežnog stanja, a istovremeno ga prati i pogoršanje svojstava materijala.Međutim, putem unosa vanjske energije, stari stakleni materijal može podmladiti strukturu (podmlađivanje).Ovaj proces protiv starenja s jedne strane doprinosi osnovnom razumijevanju složenog dinamičkog ponašanja stakla, s druge strane je također pogodan za inženjersku primjenu staklenih materijala.Posljednjih godina, za materijale od metalnog stakla sa širokim mogućnostima primjene, predložen je niz metoda strukturalnog pomlađivanja zasnovanih na neafini deformaciji kako bi se efektivno kontrolirala mehanička i fizička svojstva materijala.Međutim, sve dosadašnje metode pomlađivanja djeluju na nižim razinama stresa i zahtijevaju dovoljno dug vremenski raspon, te stoga imaju velika ograničenja.
Istraživači zasnovani na tehnologiji udaranja ploče sa dvostrukom metom uređaja za laki gasni pištolj, shvatili su da se tipično metalno staklo na bazi cirkonija brzo podmlađuje na visok nivo za oko 365 nanosekundi (miliontni deo vremena potrebnog osobi da trepne oko).Entalpija je izuzetno poremećena.Izazov ove tehnologije je da se na metalno staklo primeni nekoliko GPa nivoa jednopulsnog opterećenja i prolaznog automatskog rasterećenja, kako bi se izbegao dinamički kvar materijala kao što su trake na smicanje i razbijanje;istovremeno, kontrolisanjem brzine udara letača, metal se brzo podmlađivanje stakla „zamrzava“ na različitim nivoima.
Istraživači su proveli sveobuhvatnu studiju o ultra-brzom procesu podmlađivanja metalnog stakla iz perspektive termodinamike, strukture više razmjera i dinamike fonona “Boze pik”, otkrivajući da podmlađivanje strukture stakla dolazi od klastera nano-razmjera.Slobodna zapremina izazvana modom "prelaska smicanja".Na osnovu ovog fizičkog mehanizma definisan je bezdimenzionalni Deborah broj, koji objašnjava mogućnost vremenske skale ultra-brzog pomlađivanja metalnog stakla.Ovaj rad je povećao vremensku skalu za pomlađivanje metalnih staklenih struktura za najmanje 10 redova veličine, proširio polja primjene ove vrste materijala i produbio razumijevanje ljudi o ultrabrzi dinamici stakla.
Vrijeme objave: 06.12.2021