Metalinis stiklas: ne taip atsitiktinai | NPP Azijos medžiagos

Metalinis stiklas: ne taip atsitiktinai | NPP Azijos medžiagos

Anonim

Dalykai

  • Metalai ir lydiniai

Struktūrinės charakteristikos esant dideliam slėgiui atskleidžia, kad amorfiniai lydiniai gali būti išdėstyti tolimojoje nuotolyje.

Metaliniai stiklai yra lydiniai, kurie yra tiek pat formuojami kaip plastikas, bet tvirtesni nei bet kuris žinomas grynas metalas. Amorfinė vidinė struktūra, suteikianti metalinėms stiklinėms jų nuostabias savybes, susideda iš mažų ir didelių atomų, supakuotų kuo sandariau. Tačiau šis chaotiškas elementų pasiskirstymas taip pat verčia metalinius akinius susidurti su tokiomis mechaninėmis problemomis kaip staigus sudužimas.

Tyrėjai iš Zhejiang universiteto Kinijoje su bendradarbiais JAV 1 atrado naują metalinių akinių supratimo būdą, kuris gali padaryti jų gaminimą lengvesnį nei bet kada. Naudodamiesi kompiuterinio modeliavimo ir rentgeno sinchrotrono spinduliuotės deriniu, tyrėjai parodė, kad cerio – aliuminio (Ce – Al) metalo stiklas nėra visiškai atsitiktinis - vietoj to, šios stiklinės būsenos išlaiko kristalinę „atmintį“, kurią galima sukurti. veikiami slėgio sukeltų transformacijų.

„Ilgą laiką buvo manoma, kad stiklinės medžiagos turi tik nedidelį ar vidutinį nuotolį kelių nanometrų skalėse“, - sako Jian-Zhong Jiang iš tyrimų komandos. „Mūsų darbas rodo, kad net ir naudojant amorfinius lydinius, gali egzistuoti tolimos topologinės eilės.“

Siekdami atskleisti amorfinės struktūros paslaptis, tyrėjai metalinio stiklo juostelę Ce – Al veikė šimtus tūkstančių kartų didesniu nei atmosferos slėgiu. Galingi rentgeno spinduliai atskleidė pradinį platų signalą, būdingą netvarkingoms sistemoms. Tačiau tyrėjams padidėjus slėgiui iki 25 GPa, stiklas staiga pavirto į vieno kristalo medžiagą, orientuotą į veidą, kubinę kubinę orientaciją - stebinantis pastebėjimas, nes iš tiesų amorfiškos medžiagos, veikdamos slėgį, gauna tik atsitiktinai nukreiptus kristalus.

Image

© iStockphoto.com/adventtr

Komanda postulavo, kad šis paslėptas tolimas užsakymas atsirado gaminant metalinį stiklą - šį reiškinį jie sėkmingai atgamino naudodamiesi sudėtingais molekulinės dinamikos modeliavimais. Jų skaičiavimai parodė, kad nors grynasis ceris ir aliuminis kristalizuojasi į kubines detales, dydžio neatitikimas tarp dviejų atomų sukelia lydinio „amorfizaciją“. Esant ypač dideliam slėgiui, susidaro didesnis cerio atominis tūris, leidžiantis pakartotinai susiformuoti pageidaujamam kubiniam kristališkumui.

Jiangas pažymi, kad Ce – Al sistema gali padėti atrasti „tobulus“ akinius, kuriuose kristalų būsenų numatomumas derinamas su tvirtu amorfiniu įpakavimu.

Autoriai

Šį tyrimo akcentą patvirtino originalaus straipsnio autorius, o visus empirinius duomenis pateikė pats autorius.