相空间冒险塑料和弹性眼镜的统一地图

时间：2022-05-14 02:03:25 来源：网络整理

眼镜是固相之间的一个谜。与结晶固体一样，它们很硬，但与晶体不同，它们在分子尺度上是无定形的。由于这种结构紊乱，每块玻璃在技术上都是不平衡的，并且是独一无二的。因此，其性能不仅取决于其化学成分，还取决于它的冷却方式。

它们的无定形性使得用一般模型描述眼镜变得棘手。然而，现在由大阪大学领导的团队已经使用模拟将玻璃的退火(冷却或压缩)与其对应变的机械响应联系起来。特别是，他们的研究 - 发表在“科学进步”- 专注于固体行为，弹性和可塑性的两个关键指标。

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当通过剪切应变变形时，“弹性”固体在应变释放后恢复其原始形状。相反，塑料永久地保持其新形状。“可逆”和“不可逆”变化之间的这种对比反映了材料如何响应机械力 - 在体内，技术应用中，甚至在地质尺度上。

研究报告的共同作者Hajime Yoshino说：“我们模拟了胶体的密集组装 - 一种由坚硬球体制成的无定形固体。”“球体并不代表真正的分子，但它们确实显示了这种致密的玻璃是否具有弹性。我们模拟了它们对剪切和正常应变的反应。我们的大型超级计算机首次完全绘制出玻璃成形器的应变相图，探索他们的流变学。“

每种玻璃都有四种基本趋势。在小应变下，它们具有完美的弹性。在较高的应变下，它们变成部分塑性，当部分抬起变形时未能恢复原始状态。最终，他们面临着较大应变的两种相反命运中的任何一种：通过压裂(屈服)释放压力或完全停止干扰(变得拥挤)完全失败。相图上的屈服和干扰之间的区域定义了原始玻璃保持稳定的位置。

“我们可以将这些反应理解为稳定，部分稳定和不稳定的眼镜，”主要作者Yuliang Jin解释道。“有趣的是，固体区域的大小 - 及其稳定的子区域 - 取决于玻璃的退火程度。更好的退火玻璃在剪切下具有更大的干扰机会。我们的工作是第一个证明最终命运剪切应变下的玻璃可能会产生屈服或堵塞。“

在整个技术和自然界中发现了凝聚的软物质 - 例如，泡沫，乳液和生物组织。由于这种凝聚的软物质(如玻璃)是无定形的，因此更深入地了解如何定制玻璃的性质可能会对材料设计产生更广泛的影响。

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