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中外學(xué)者合作在非晶固體穩(wěn)定性研究中取得新進(jìn)展

2023-08-25 13:53:16來源：中國(guó)新聞網(wǎng)  


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中新網(wǎng)合肥8月24日電 (記者 吳蘭)記者24日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校物理學(xué)院、合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心徐寧教授研究組與美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)Andrea J. Liu教授和芝加哥大學(xué)Sidney R. Nagel教授合作，近日在非晶固體穩(wěn)定性機(jī)理研究中取得重要進(jìn)展。

非晶固體穩(wěn)定性機(jī)理的研究對(duì)于非晶材料特性的理解和調(diào)控以及地震、泥石流、雪崩等自然災(zāi)害的預(yù)測(cè)和防控都有非常重要的意義，因此是非晶固體基礎(chǔ)物理研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

據(jù)悉，相關(guān)成果近日在線發(fā)表于《美國(guó)科學(xué)院院刊》。

固體在足夠大的外力加載情況下會(huì)由于力學(xué)失穩(wěn)而發(fā)生斷裂等現(xiàn)象。晶體的失穩(wěn)往往是由缺陷觸發(fā)的，然而，非晶固體結(jié)構(gòu)無序、處處是缺陷，理解非晶固體的力學(xué)失穩(wěn)機(jī)理，尤其是準(zhǔn)確預(yù)言非晶固體發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞、重排的區(qū)域位置是非常困難的問題。

徐寧教授與Andrea J. Liu教授、Sidney R. Nagel教授合作，近年來開展了非晶固體穩(wěn)定性機(jī)理及應(yīng)用的研究，并經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的努力，最終獲得了該怪異模式形成的清晰圖像。

在本次研究工作中，首次報(bào)道并表征了這種新的非晶固體失穩(wěn)模式。折疊不穩(wěn)定模式的主要特征是非晶固體在趨近力學(xué)失穩(wěn)方向的勢(shì)壘高度逐漸減小并消失，對(duì)應(yīng)于最低頻本征振動(dòng)模頻率的冪律減小并消失。然而，新模式在趨近失穩(wěn)過程中，本征振動(dòng)模沒有任何征兆，力學(xué)失穩(wěn)是非連續(xù)、突然發(fā)生的，因此，該研究組將其命名為非連續(xù)不穩(wěn)定(discontinuous instability)。

研究人員發(fā)現(xiàn)，非連續(xù)不穩(wěn)定的產(chǎn)生源于非晶固體中一根鍵(粒子間的相互作用)的斷裂，然而，并不是所有鍵的斷裂都會(huì)造成力學(xué)失穩(wěn)。該工作發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定鍵在非晶固體中普遍存在，它的發(fā)現(xiàn)源于理解非晶固體新的失穩(wěn)模式。然而，作為一個(gè)新的局域特征量，相比于過去提出的其它微觀表征量，穩(wěn)定鍵的定義非常明確，它在表征、預(yù)測(cè)和調(diào)控非晶固體不穩(wěn)定性的研究中有潛在的應(yīng)用、將產(chǎn)生重要的影響。

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