中科院揭示空化在玻璃破裂中作用，或有助開(kāi)發(fā)更堅(jiān)固材料

2021-04-06 來(lái)源：中玻網(wǎng)

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【中玻網(wǎng)】近日，北京，中國(guó)科學(xué)院物理研究所的王衛(wèi)華研究小組研究了空化在不同類型玻璃斷裂行為中的作用，這項(xiàng)研究可能對(duì)開(kāi)發(fā)更堅(jiān)固的材料有用。

　　長(zhǎng)期以來(lái)，空化一直被認(rèn)為是金屬玻璃以及其他玻璃系統(tǒng)破裂的潛在機(jī)制。然而，迄今為止，觀察骨折空化行為的研究工作未能成功地提供有關(guān)效果的結(jié)論性信息。

　　研究人員首先在附著在傾斜基板上的樣品上進(jìn)行了維氏壓痕（用錐體菱形壓痕，并確定材料的硬度的過(guò)程）。該傾斜度與金字塔壓頭一起被引入，以引起打開(kāi)模式載荷，該載荷導(dǎo)致從壓痕角發(fā)出的劈裂。用掃描電子顯微鏡觀察到。

　　實(shí)驗(yàn)表明，裂紋擴(kuò)展主要由金屬玻璃中納米腔的自組織成核，生長(zhǎng)和聚結(jié)所決定。

　　這項(xiàng)工作進(jìn)一步顯示了裂紋形態(tài)從分離的納米腔到波狀納米波紋的演變過(guò)程，并證實(shí)了空化是周期性斷裂表面圖案的起源。

　　研究人員還發(fā)現(xiàn)，在典型的聚合物玻璃和硅酸鹽玻璃中，空化誘導(dǎo)的納米圖案也很普遍，這表明空化機(jī)理在玻璃的斷裂中很普遍。因此，空化過(guò)程所表現(xiàn)出的塑性流動(dòng)證明，納米級(jí)延展性與名義上脆性玻璃的破裂有關(guān)。

　　證明玻璃破裂中的氣蝕行為挑戰(zhàn)了對(duì)玻璃破裂方式的傳統(tǒng)理解。研究人員的發(fā)現(xiàn)對(duì)于理解無(wú)序系統(tǒng)中故障的基本過(guò)程具有重要意義，并為設(shè)計(jì)更好的眼鏡提供了見(jiàn)識(shí)。

　　這項(xiàng)研究發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）上。

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