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中科院揭示空化在玻璃破裂中作用,或有助开发更坚固材料

2021-04-08 14:12:26     
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【中玻网】近日,北京,中国科学院物理研究所的王卫华研究小组研究了空化在不同类型玻璃断裂行为中的作用,这项研究可能对开发更坚固的材料有用。

长期以来,空化一直被认为是金属玻璃以及其他玻璃系统破裂的潜在机制。然而,迄今为止,观察骨折空化行为的研究工作未能成功地提供有关效果的结论性信息。

研究人员首先在附着在倾斜基板上的样品上进行了维氏压痕(用锥体菱形压痕,并确定材料的硬度的过程)。该倾斜度与金字塔压头一起被引入,以引起打开模式载荷,该载荷导致从压痕角发出的劈裂。用扫描电子显微镜观察到。

实验表明,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。

这项工作进一步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。

研究人员还发现,在典型的聚合物玻璃和硅酸盐玻璃中,空化诱导的纳米图案也很普遍,这表明空化机理在玻璃的断裂中很普遍。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。

证明玻璃破裂中的气蚀行为挑战了对玻璃破裂方式的传统理解。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见识。

这项研究发表在《科学进展》(Science Advances)上。

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