与晶体不同,玻璃由于缺乏微观结构控制的增韧,导致其本质上是脆性的,这对其技术应用产生了巨大限制。因此,在不损害玻璃有利性能的情况下对玻璃进行增韧的策略一直备受关注。在这里,乔治梅森大学Howard Sheng、浙江大学Xiao Wenge、吉林大学Tang Hu以硅铝酸盐玻璃为例,报道了氧化物玻璃通过副结晶的异常增韧。
本文要点:
1) 通过结合实验和计算建模,作者证明了在高压和高温条件下,通过再结晶可以在玻璃结构中均匀形成了类晶体的中程有序团簇。副晶氧化物玻璃具有优异的韧性,高达1.99 ± 0.06 MPa m1/2,这超过了其他大块氧化物玻璃。
2) 作者将这种特殊的增韧归因于由应力诱导的从准晶态到非晶态的逆变换引起的多个剪切带的激发,并揭示了塑性变形特征。这一发现为设计高耐损伤玻璃材料提供了一种有效策略,并强调了原子级结构变化对氧化物玻璃性能的实质性影响。
Tang Hu et.al Toughening oxide glasses through paracrystallization Nature Materials 2023
DOI: 10.1038/s41563-023-01625-x
https://doi.org/10.1038/s41563-023-01625-x