Récemment, l'Institut de mécanique de l'Académie chinoise des sciences a coopéré avec des chercheurs chinois et étrangers pour réaliser de nouveaux progrès dans l'anti-vieillissement des matériaux en verre et a réalisé pour la première fois expérimentalement la structure extrêmement jeune d'un verre métallique typique en une échelle de temps ultra-rapide.Les résultats associés sont intitulés Ultrafast extreme rajeunissement des verres métalliques par compression de choc, publiés dans Science Advances (Science Advances 5 : eaaw6249 (2019)).
Le matériau en verre métastable a tendance à vieillir spontanément jusqu'à l'état d'équilibre thermodynamique, et en même temps, cela s'accompagne d'une détérioration des propriétés du matériau.Cependant, grâce à l’apport d’énergie externe, le matériau verrier vieillissant peut rajeunir la structure (rajeunissement).Ce processus anti-vieillissement contribue d’une part à la compréhension fondamentale du comportement dynamique complexe du verre, mais d’autre part il favorise également l’application technique des matériaux verriers.Ces dernières années, pour les matériaux en verre métallique ayant de larges perspectives d'application, une série de méthodes de rajeunissement structurel basées sur une déformation non affine ont été proposées afin de contrôler efficacement les propriétés mécaniques et physiques des matériaux.Cependant, toutes les méthodes de rajeunissement précédentes fonctionnent à des niveaux de stress plus faibles et nécessitent une période de temps suffisamment longue et présentent donc de grandes limites.
Les chercheurs, basés sur la technologie d'impact à double cible du pistolet à gaz léger, ont réalisé que le verre métallique typique à base de zirconium se rajeunissait rapidement à un niveau élevé en environ 365 nanosecondes (un millionième du temps nécessaire à une personne pour cligner des yeux). œil).L'enthalpie est extrêmement désordonnée.Le défi de cette technologie est d'appliquer plusieurs chargements à impulsion unique de niveau GPa et déchargements automatiques transitoires au verre métallique, afin d'éviter la rupture dynamique de matériaux tels que les bandes de cisaillement et la spallation ;en même temps, en contrôlant la vitesse d'impact du flyer, le métal Le rajeunissement rapide du verre « gèle » à différents niveaux.
Les chercheurs ont mené une étude approfondie sur le processus de rajeunissement ultra-rapide du verre métallique du point de vue de la thermodynamique, de la structure multi-échelle et de la dynamique des phonons « pic de Bose », révélant que le rajeunissement de la structure du verre provient d'amas à l'échelle nanométrique.Volume libre induit par le mode « transition de cisaillement ».Sur la base de ce mécanisme physique, un nombre de Deborah sans dimension est défini, ce qui explique la possibilité d'un rajeunissement ultra-rapide du verre métallique à l'échelle temporelle.Ces travaux ont augmenté d'au moins 10 ordres de grandeur le délai de rajeunissement des structures en verre métallique, élargi les domaines d'application de ce type de matériau et approfondi la compréhension de la dynamique ultrarapide du verre.
Heure de publication : 06 décembre 2021