氧化物玻璃是現代生活中不可或缺的一部分，但其實用性可能會受到室溫下材料脆性的限制。11月15日，芬蘭坦佩雷大學Erkka J. Frankberg和法國里昂大學的Lucile Joly-Pottuz等研究者們發表在Science上題為“Highly ductile amorphous oxide at room temperature and high strain rate”的研究工作給這一行業帶來驚喜。研究表明通過粘性蠕變機制，非晶態氧化鋁可以在室溫和高應變率下永久變形而不會破裂。只要材料致密且無幾何缺陷，這些薄膜就可以在室溫下達到流動應力，并且可以塑性流動直至總伸長率達到100％。這項研究工作表明，低溫下非晶氧化物的延展性比以前的觀察結果高得多 這一發現可能有助于實現耐損傷玻璃材料以新方式做出貢獻，為傳統玻璃行業帶來新曙光。并有可能改善諸如電子設備和電池等的機械電阻和可靠性。
在該項研究成果中，作者提供的證據表明，在足夠的負載下，可以在室溫測量非晶態Al2O3（a-Al2O3）薄膜的粘度。此外，粘性蠕變機理可以引發大量且快速的永久松弛，而無需大量的熱活化。即使遠低于Tg，無機氧化物玻璃也處于過冷液態。一般在這些條件下，塑性松弛需要相當大的外部驅動力，但是該研究特別發現，即使在幾秒到幾納秒的短時間內，這種行為也是可能的。
圖1. 300 K時a-Al2O3粘性行為的實驗和模擬程序
圖2. 室溫下α-Al2O3的機械響應：模擬和實驗數據
圖3. a-Al2O3在室溫下隨時間變化的流動行為：實驗和模擬
圖4. a-Al2O3中的可塑性機制
總而言之，該研究工作證明，α-Al2O3是一種比以前認為的更具韌性的材料。通過粘性蠕變機理產生的可塑性需要密集且無缺陷的玻璃網絡，以及有效的活化能，該活化能滿足足夠的鍵轉換活性。
玻璃可塑性可直接應用于薄膜中，例如電子產品和電池。另外，結果表明無定形氧化物具有用作高強度，耐損傷工程材料的潛力。為了實現這種潛力，人們面臨開發制造和表征技術的挑戰，這些技術使研究者能夠控制原子結構和納米級的材料缺陷。
原文鏈接：https://science.sciencemag.org/content/366/6467/864
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