胶体玻璃和过冷液体中的结构序

发布时间：2023-08-03 19:39

　　由混乱的微观结构组成并不断向平衡态演化的非平衡体系统称为玻璃态物质,包括生活中常见的硅氧化物玻璃,金属玻璃和各种常见的聚合物玻璃等。看似无序的结构令玻璃的组织结构与性能之间的关系不像晶体材料一样有迹可循,很多玻璃系统的典型特征都还没有明确的结构起源,例如很难从结构角度理解为什么玻璃转变过程中动力学会迅速变慢,不清楚玻璃形变过程中的局域重排起源于哪些结构,也不知道玻璃老化和逆转老化(年轻化)的根源是什么。首先我们通过显微成像和粒子跟踪技术测量了不同体积分数的无序二元胶体玻璃和液体中的局域结构限制,计算了玻璃转变过程中局域限制与动力学之间的时空关联。研究发现,在林德曼判据(晶体熔化判据)的尺度上,局域结构限制和动力学的关联达到最大,对应液体开始过冷,表现玻璃动力学。通过局域结构限制,我们找到了液体中的类固区,并且证明在玻璃转变附近发生了类固区的逾渗相变,同时动力学不均匀性也明显增加。我们的结果表明应该把更多的注意力放在局域结构限制上,而不是纯几何排列,因为前者比后者能更好地与玻璃和过冷液体的性质关联起来。接下来,我们研究了周期变温过程中胶体玻璃形变单元(局域重排)的结构特征。测量发现,胶体...

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【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第1章 玻璃和过冷液体中的科学问题
    1.1 引言
    1.2 玻璃转变
        1.2.1 动力学变慢
        1.2.2 动力学表征与解释
        1.2.3 玻璃转变热力学
        1.2.4 结构序的作用
    1.3 玻璃形变与断裂
        1.3.1 断裂力学基本原理
        1.3.2 形变与断裂唯象学
        1.3.3 局域重排与结构缺陷
    1.4 玻璃老化和年轻化
        1.4.1 玻璃老化
        1.4.2 玻璃年轻化
第2章 温敏胶体玻璃实验系统
    2.1 用胶体研究物理问题
    2.2 胶体的相行为
    2.3 温敏胶体的合成与表征
    2.4 胶体粒子跟踪技术
第3章 玻璃转变与类固区的逾渗相变
    3.1 引言
    3.2 研究方法
    3.3 实验结果
    3.4 总结与讨论
第4章 玻璃元形变的结构特征
    4.1 引言
    4.2 实验方法
        4.2.1 样品制备
        4.2.2 光加热
        4.2.3 定义重排
    4.3 实验结果
    4.4 总结与讨论
第5章 玻璃年轻化的结构根源
    5.1 引言
    5.2 研究方法
        5.2.1 样品制备
        5.2.2 循环变温
        5.2.3 协方差矩阵方法
    5.3 实验结果
        5.3.1 热力学年轻化
        5.3.2 动力学年轻化
        5.3.3 热力学年轻化的微观起源
        5.3.4 动力学年轻化结构起源
    5.4 总结与讨论
第6章 总结与展望
参考文献
研究项目、论文、口头报告与获奖
致谢



本文编号：3838690