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于海滨教授团队在金属纳米玻璃弛豫的合作研究中取得进展

发布日期:2021-07-12    作者:     来源:     点击:

(通讯员 杨群)7月9日,《纳米快报》(Nano Letters)在线刊发了题为“Metallic Nanoglass with Promoted β-Relaxation and Tensile Plasticity”的研究论文。该成果由华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心于海滨教授团队与南京理工大学格莱特材料研究所冯涛教授团队的合作完成,中心博士生杨群、南京理工大学博士生裴超群为论文共同第一作者,于海滨教授、冯涛教授为共同通讯作者。

玻璃是结构上缺乏晶体长程序,能量上处于热力学非平衡态的无序固体,弛豫是其本质特征。金属玻璃已经被发现在不同时间尺度和温度范围存在各种弛豫过程,如α弛豫、β弛豫和波色峰等。在众多弛豫过程中,玻璃态中的β弛豫过程由于与玻璃的众多重要性质密切相关而成为弛豫研究的重点。然而,到目前为止,实验上还未直接观察到β弛豫所对应的微观结构特征。其主要原因是不涉及化学成分变化的结构演变,不仅难以观测和表征,而且很难大幅改变弛豫行为。因此,在不涉及化学成分变化的情况下,如何改变可观测的金属玻璃微观结构以调控其弛豫行为仍是一大挑战。

纳米金属玻璃和普通金属玻璃的弛豫

该研究中,采用冯涛教授开发的具有明显可观测到的结构特征的金属纳米玻璃作为研究对象,对比研究了金属纳米玻璃的结构-动力学关联,并检验了弛豫与力学性能之间的联系。研究发现,拥有明显界面特征的纳米玻璃比普通熔体快淬的金属玻璃具有更明显的β弛豫峰和微观拉伸塑性变形能力,更重要的是这种β弛豫峰的促进前所未有。在此基础上,通过退火处理对纳米玻璃的微观结构进行调控,监测其β弛豫峰的演变,进一步验证了金属玻璃的结构-动力学联系。

该研究不仅揭示了非晶结构和β弛豫之间的清晰关联,而且表明金属纳米玻璃可以作为调控金属玻璃弛豫行为和力学性能的一种有效手段。同时,金属纳米玻璃作为超稳定玻璃的相反极端案例,也为在更宽玻璃态范围研究玻璃的微观结构、弛豫过程和性能之间的联系提供可能。

该项工作得到了国家自然科学基金等项目支持。


论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c01283