科学家更清楚地看待制作玻璃刚性可能导致高强度玻璃的新进步的看法

时间：2022-05-16 18:25:04 来源：

由东京大学领导的科学家团队使用计算机模拟来研究玻璃的无定形固体的刚性。

由东京大学领导的研究人员使用了一款新的计算机模型来模拟携带的力量颗粒网络，即使它们缺乏长期秩序，即使它们缺乏长期的秩序，也可以提供无定形的固体。这项工作可能导致高强度玻璃的新进步，可用于烹饪，工业和智能手机应用。

无定形固体如玻璃 - 尽管是脆性并且具有不形成有序晶格的组成颗粒 - 可以具有令人惊讶的强度和刚性。这是更出乎意料的，因为非晶系统也遭受了大的anharmonic波动。秘诀是横跨整个固体的轴承颗粒的内部网络，这为系统提供了强度。这种分支，动态网络起到一种骨架，即使它仅占总颗粒的一小部分，即使占颗粒的一小部分，也可以防止材料屈服于应力。然而，该网络仅在“耐受转换”之后的形式，当轴承粒子的数量超过临界阈值时。随着这些颗粒的密度增加，从一端到另一端的渗透网络从零增加到几乎某些概率。

现在，东京大学工业科学研究所的科学家使用计算机模拟来仔细显示这些渗流网络的形成，因为无定形材料在其玻璃化转变温度低于其玻璃化转变温度。在这些计算中，二元粒子混合物用有限范围的排斥势进行建模。该团队发现，无定形材料的强度是由无序机械架构的自我组织引起的紧急性质。

“在零温度下，由于其内部渗透网络，卡住系统将显示应力中的远程相关性。这种仿真表明，即使在它完全冷却之前，玻璃也是如此，“首次作者华佳说。

可以通过识别出该网络中的颗粒必须通过至少两个强力键连接来识别负载骨架。在冷却时，轴承颗粒的数量增加，直到系统跨越网络连接在一起。

“我们的调查结果可能会为从机械角度来看，更好地了解无定形固体，”高级作者Hajime Tanaka说。由于刚性，耐用的玻璃高度珍贵的智能手机，平板电脑和炊具，这项工作可以找到许多实用的用途。

参考：无定形材料的紧急稳定性是华通，Shiladitya Sengupta和Hajime Tanaka，9月25日，9月25日，自然通信.doi：
10.1038 / s41467-020-18663-7

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