日本研究人员发现：原子协同运动可保护玻璃免于破裂

新能源
2024-12-06 13:34

盖世汽车讯人们都经历过这样的时刻，玻璃杯从手中滑落，掉到地上并碎成碎片。据外媒报道，在一项新发现中，日本东北大学（Tohoku University）研究人员为玻璃如何抗破碎提供了新见解。这一突破有助于开发高耐用性、抗破碎材料，对玻璃相关行业具有广泛的影响。（图片来..

盖世汽车讯人们都经历过这样的时刻，玻璃杯从手中滑落，掉到地上并碎成碎片。据外媒报道，在一项新发现中，日本东北大学（Tohoku University）研究人员为玻璃如何抗破碎提供了新见解。这一突破有助于开发高耐用性、抗破碎材料，对玻璃相关行业具有广泛的影响。

（图片来源：东北大学）

东北大学研究生科学学院副教授Makina Saito表示：“玻璃虽然坚固，但当应力超过其承受能力时很容易破裂。有趣的是，玻璃内部原子和分子的运动可以缓解内应力，使材料更加耐断裂。我们知道一些原子会‘跳’到附近的空隙中，但这一过程如何缓解应力一直是个谜。”

Saito等人发现了一种以前未知的离子玻璃（一种玻璃模型系统）中的应力松弛机制。其他研究人员分别来自京都大学（Kyoto University）、岛根大学（Shimane University）、日本国立材料科学研究所（National Institute for Materials Science）和日本同步辐射研究所（Japan Synchrotron Radiation Research Institute）。

这项研究利用先进的同步辐射实验和计算机模拟，在纳秒到微秒（nanosecond-to-microsecond）的时间尺度上观察玻璃中的原子运动。

该团队发现，当玻璃中的一些原子“跳”到附近空隙中时，周围的原子群会一起缓慢地移动以填补空隙。这种原子跳跃和集体运动的相互作用可以减少内应力，从而保护玻璃不在外力作用下破裂。

Saito表示：“这项研究结果对消费电子、建筑和汽车制造等行业具有深远影响，因为这些行业十分需要防碎玻璃。”

展望未来，该团队计划探索类似原子机制是否能在其他类型玻璃中起作用。最终目标是通过制定通用准则来设计具有卓越抗冲击性的玻璃，这可能会彻底改变需要耐用材料的应用。