科学家观察了空化在玻璃破裂中的作用

玻璃质材料在现代世界中起着不可或缺的作用,但内在的脆性一直是致命弱点,严重地限制了其实用性。由于玻璃材料的无定形无定形结构,许多谜团仍然存在。这些包括传统玻璃(例如硅酸盐玻璃)的断裂机理,以及金属玻璃的迷人图案断裂形态的起源。

普遍认为空化是控制金属玻璃以及其他玻璃系统断裂的根本机制。然而,到目前为止,尽管付出了巨大的努力,但科学家们仍无法直接观察到骨折的空化行为。

随着沉来泉博士,白海洋教授,孙宝安教授以及科学院物理研究所王卫华教授团队的其他工作的成功开展,这种情况发生了变化。空化对玻璃断裂行为的影响。他们发现,裂纹扩展主要由金属玻璃中纳米腔的自组织成核,生长和聚结所决定。

他们显示了裂纹形态从分离的纳米腔到波状纳米波纹的演变过程,并证实了空化是周期性断裂表面图案的起源。

此外,他们发现空化诱导的纳米图案在典型的聚合物玻璃(聚碳酸酯)和硅酸盐玻璃(二氧化硅)中也很普遍,这表明空化机理在玻璃的断裂中很常见。因此,空化过程所表现出的塑性流动证明,纳米级延展性与名义上脆性玻璃的破裂有关。

眼镜断裂中的气穴现象的发现挑战了传统的眼镜破裂方式。研究人员的发现对于理解无序系统中故障的基本过程具有重要意义,并为设计更好的眼镜提供了动力。

这项题为“观察控制玻璃中的断裂的空化现象”的研究发表在《科学进展》上。

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