一个国际研究小组的研究人员已经开发了一种玻璃材料变形能力可塑性在室温下没有骨折。这个发现可能会彻底改变使用玻璃材料在现代应用程序的方式。亚博网站下载
新型玻璃展品金属属性,而不是传统的玻璃、时延性拉伸或压缩。结果是2019年11月15日发表在著名的亚博老虎机网登录《科学》杂志上。
”传统的玻璃是脆弱,容易在压力下粉碎了。我们发现了一个方法来制造玻璃展品韧性行为。换句话说,我们的玻璃比普通玻璃居里夫人说:“的家伙博士Erkka Frankberg。
研究人员使用一个具有挑战性的技术称为脉冲激光沉积氧化铝转换成玻璃态。
”是极难氧化铝转换成玻璃状物质。传统的玻璃制造工艺不能应用于氧化铝,因为它很容易变成水晶体。解决方案是材料冷却高温防止结晶极快,“Frankberg描述。
制造的玻璃展示可塑性极具挑战性。根据Frankberg过程之前,必须进一步完善和发展新型的玻璃可以大规模生产。
”铝和氧气都是丰富的地球上,但是我们需要一个非传统的制造过程实现所需的属性。生产的玻璃也需要足够纯净和完美的进一步挑战,”Frankberg说。
一个高质量的玻璃材料延性是强制性的。玻璃的存在任何缺陷,如裂缝、气泡或杂质,可能会导致骨折。
玻璃是韧性,因为原子能够移动和改变的地方
传统的平板玻璃主要是由二氧化硅和裂缝容易因为原子在玻璃受到压力时动也动不了了。如果玻璃弯曲或伸展过度,就会破裂。传统的玻璃制造过程允许玻璃塑造成任何形状,但他们需要一个高的温度。
”在传统的过程中,玻璃加热到熔融状态。我相信我们都见过玻璃鼓风机处理的玻璃,”Frankberg说。
然而在室温下实现演示了玻璃延性。
”在我们的玻璃,能够从一个位置移动到另一个原子在玻璃前达到断裂所需要的应力,而在传统的玻璃前的断裂应力达到原子开始移动,这就是为什么玻璃容易断裂。”
但是肯定任何材料最终将打破时受到压力不断增加?
”嗯,是的,没有。在脆性材料,应力将稳步建立,直到骨折。如果原子开始移动之前达到断裂应力,应力不再增加,但一个屈服应力水平,创建一个连续的现象,“Frankberg描述。
寻找其他眼镜具有可塑性
研究人员准备薄膜的玻璃和受到机械应力。虽然材料展览金属属性,它仍然是玻璃。
”我们拉伸和压缩的样本材料。通过压缩和剪切测试相结合,我们能够证明材料也调整到一个剪切力的能力”,Frankberg说。
主要实验研究使用专业测试设备放置在透射电子显微镜下住在里昂,法国。app亚博体育国际研究协会的研究人员组成的芬兰、法国、意大利、奥地利、挪威和美国。
“建立具有挑战性实验装置需要一个强有力的国际努力从专家来自不同领域的材料科学。亚博网站下载亚博老虎机网登录此外,我们利用超级计算机创建量子模型的材料Frankberg说,”领导这项研究的财团。
研究项目得到了国家资金从芬兰、法国和意大利和欧盟国际资助下地平线2020研究项目。然而,这项研究仍处于初级阶段。
”展示了延性仅仅是个开始。接下来,我们将调查其他眼镜有相同的能力,为什么有些眼镜保持脆”,Frankberg说。
新申请的玻璃
玻璃的塑性变形可能创新开辟新的途径。
”玻璃是一种常见的家居材料,但有限的使用由于其固有的脆性。我们的研究可能有助于确定玻璃应用新领域”,Frankberg说。
有巨大的需求,更耐用的玻璃,,例如,在智能手机将防止屏幕打破如果手机掉在硬地板上。
”你可能会粉碎你的手机在地板上没有打破了屏幕。我们目前的智能手机屏幕基本上是普通窗玻璃与增强弹性和力量。但他们仍然最终制成的玻璃展品没有塑料的行为,“Frankberg指出。
玻璃也是可能开发新的创新通过意想不到的方向。我们可能无法打开我们的心灵世界的可能性提供的新类型的玻璃,因为我们本来就把玻璃和脆性联系在一起。玻璃比普通玻璃,相当强硬的新应用潜力巨大。
”令人惊讶的是对玻璃材料所知甚少。亚博网站下载这项研究增加了我们理解和开辟了全新的研究途径,”Frankberg说。
新型玻璃比钢更强。玻璃也比钢铁更轻、新材料可能有潜在的用途,例如,在机械工程和建筑。现代应用程序的玻璃通常隐藏在普通的场景中,在电子技术中,可再生能源生产系统,空间应用和电池技术。耐久性水平通过研究人员可能会打开新的视角研究范围广泛的技术。
”尽管如此,研究需要时间。现在我们已经发现了这个现象,它可能会花上几十年生产前可以扩大工业比例。这是通常情况下在材料工程。亚博网站下载但是如果人类的材料是真正有用的,它最终将被用于几千年——就像玻璃,”Frankberg说。
来源:
力量纳米表面
期刊引用:
Frankberg et al。(2019)。在室温下高韧性非晶氧化和高应变率,亚博老虎机网登录科学。DOI: 10.1126 亚博老虎机网登录/ science.aav1254