【摘 要】
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玻璃的整个"生命"周期都与时间息息相关。玻璃"诞生"于快速冷却的液体(避免成核)。由于亚稳态本质,玻璃形成后将随着时间自发弛豫老化(aging),最终走向"死亡":晶化。但有趣的
【机 构】
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中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室; 中国科学院大学工程科学学院; 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室; 中国人民大学物理系;
【基金项目】
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国家优秀青年科学基金(11522221);国家自然科学基金重大项目(11790292)
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玻璃的整个"生命"周期都与时间息息相关。玻璃"诞生"于快速冷却的液体(避免成核)。由于亚稳态本质,玻璃形成后将随着时间自发弛豫老化(aging),最终走向"死亡":晶化。但有趣的是,通过外部能量的注入,老化的玻璃可重新年轻化(rejuvenation)。这个与老化对立的物理过程同样依赖于玻璃构型激活的时间尺度。由于在科学和工程上的重要性,玻璃尤其是金属玻璃的年轻化最近引起了持续的关注。本文通过发展一种特殊设计的平板撞击技术,实现了一种典型锆基金属玻璃在高应变率条件下的年轻化。实验发现,这种玻璃可在约365ns的加载时间尺度内快速年轻化;年轻化程度依赖于冲击应力幅值,在跨越Hugoniot极限时显著提高。年轻化程度最高的玻璃态具有高达1.321kJ/mol的过剩弛豫焓,相比于铸态,提高了约212%。结构分析表明,这种快速年轻化源于玻璃结构跨越原子尺度到纳米尺度的无序化。后者可由低温比热波色峰进行定量表征。最后,通过定义一个Deborah数从时间角度理解了观察到的玻璃快速年轻化行为。
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