Recentment, l'Institut de Mecànica de l'Acadèmia Xinesa de Ciències ha cooperat amb investigadors nacionals i estrangers per fer nous progrés en la lluita contra l'envelliment dels materials de vidre i, per primera vegada, es va adonar experimentalment de l'estructura extremadament juvenil d'un vidre metàl·lic típic en una escala de temps ultra ràpida. Els resultats relacionats s'intitulen Rejoveniment extrem ultraràpid de vidres metàl·liques per compressió de xoc, publicat a Science Advances (Science Advances 5: eaaw6249 (2019)).
El material de vidre metaestable té una tendència a l'envelliment espontani a l'estat d'equilibri termodinàmic i, al mateix temps, s'acompanya d'un deteriorament de les propietats del material. Tanmateix, mitjançant l'entrada d'energia externa, el material de vidre envellit pot rejovenir l'estructura (rejoveniment). Aquest procés anti-envelliment, d'una banda, contribueix a la comprensió bàsica del complex comportament dinàmic del vidre, d'altra banda, també afavoreix l'aplicació d'enginyeria de materials de vidre. En els darrers anys, per als materials de vidre metàl·lic amb àmplies perspectives d'aplicació, s'han proposat una sèrie de mètodes de rejoveniment estructural basats en deformacions no afins per tal de controlar eficaçment les propietats mecàniques i físiques dels materials. Tanmateix, tots els mètodes de rejoveniment anteriors funcionen a nivells d'estrès més baixos i requereixen una escala de temps prou llarga i, per tant, tenen grans limitacions.
Els investigadors basats en la tecnologia d'impacte de placa de doble objectiu del dispositiu de pistola de gas lleuger, es van adonar que el vidre metàl·lic típic a base de zirconi es rejovenia ràpidament a un alt nivell en uns 365 nanosegons (una milionèsima part del temps que triga una persona a parpellejar un ull). L'entalpia és extremadament desordenada. El repte d'aquesta tecnologia és aplicar diverses càrregues d'un sol pols a nivell de GPa i descàrrega automàtica transitòria al vidre metàl·lic, per tal d'evitar la fallada dinàmica de materials com les bandes de cisalla i l'espal·lació; al mateix temps, controlant la velocitat d'impacte del volant, el metall El ràpid rejoveniment del vidre es "congela" a diferents nivells.
Els investigadors han realitzat un estudi exhaustiu sobre el procés de rejoveniment ultra ràpid del vidre metàl·lic des de les perspectives de la termodinàmica, l'estructura multiescala i la dinàmica de fonons "pic de Bose", revelant que el rejoveniment de l'estructura del vidre prové de cúmuls a nanoescala. Volum lliure induït pel mode de "transició de cisalla". A partir d'aquest mecanisme físic, es defineix un nombre de Deborah adimensional, que explica la possibilitat de l'escala de temps de rejoveniment ultraràpid del vidre metàl·lic. Aquest treball ha augmentat l'escala de temps per al rejoveniment d'estructures de vidre metàl·liques en almenys 10 ordres de magnitud, ha ampliat els camps d'aplicació d'aquest tipus de material i ha aprofundit en la comprensió de la gent sobre la dinàmica ultraràpida del vidre.
Hora de publicació: 06-12-2021