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洪恒飛 高曉靜 科技日報記者 江耘
9日，記者從中國科學院寧波材料技術與工程研究所獲悉，該所非晶合金磁電功能特性研究團隊探測到了玻璃態(tài)材料的弛豫運動基本單元——弛豫子，即在退火工藝中調控玻璃材料性能的“基本參數”，這對理解玻璃態(tài)本質、改善玻璃性能具有重要意義。研究成果發(fā)表在國際學術期刊《美國國家科學院院刊》上。
玻璃態(tài)材料一般分為金屬玻璃、氧化物玻璃、有機玻璃等，在應用之前需要進行退火，通過緩慢冷卻消除加熱歷史對玻璃結構和性能的影響。從動力學角度而言，退火使玻璃內部能量由高到低的過程被稱作弛豫。由于玻璃態(tài)材料能量狀態(tài)豐富，存在多種弛豫模式，且不同弛豫模式之間存在耦合和記憶效應，缺乏精準調控的理論和方法，限制了高性能玻璃態(tài)材料的研發(fā)進程。
論文在線發(fā)表截圖 科研人員供圖
團隊負責人王軍強研究員介紹，科學家已發(fā)現α弛豫、β弛豫、γ弛豫等弛豫模式，它們在調控玻璃材料的硬度、塑性、磁性等不同性能方面各有側重。有一種理論認為，好比一道陽光有不同波長的光譜，弛豫模式也由具有不同頻率的基本單元組成，不同頻率的基本單元反映了玻璃結構的不均勻性，但這一理論缺少直接的實驗證據。
研究團隊利用高精度閃速差示掃描量熱儀研究了多種玻璃態(tài)材料在不同退火溫度和退火時間下的熱流變化，發(fā)現不同溫度或弛豫時間的熱流弛豫峰與晶體中的聲子一樣，符合德拜方程，他們稱之為弛豫子（relaxun）。而且這些弛豫子譜線的疊加輪廓與力學弛豫譜線具有一致性，表明寬泛的譜峰確實來自獨立弛豫單元譜的疊加。
談及這項成果的應用前景，王軍強打了個比方：“將玻璃材料的研制比作拍照，以往可以從人像模式、風景模式、微距模式等幾大類里挑，現在基于新發(fā)現的弛豫基本單元，就可以單獨控制快門、光圈、焦距、感光度等精細參數，克服原有弛豫模式存在的局限性，精準調控調節(jié)玻璃的性能。”
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