由混亂的微觀結(jié)構(gòu)組成并不斷向平衡態(tài)演化的非平衡體系統(tǒng)稱為玻璃態(tài)物質(zhì),包括生活中常見的硅氧化物玻璃,金屬玻璃和各種常見的聚合物玻璃等�？此茻o序的結(jié)構(gòu)令玻璃的組織結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系不像晶體材料一樣有跡可循,很多玻璃系統(tǒng)的典型特征都還沒有明確的結(jié)構(gòu)起源,例如很難從結(jié)構(gòu)角度理解為什么玻璃轉(zhuǎn)變過程中動力學會迅速變慢,不清楚玻璃形變過程中的局域重排起源于哪些結(jié)構(gòu),也不知道玻璃老化和逆轉(zhuǎn)老化(年輕化)的根源是什么。首先我們通過顯微成像和粒子跟蹤技術(shù)測量了不同體積分數(shù)的無序二元膠體玻璃和液體中的局域結(jié)構(gòu)限制,計算了玻璃轉(zhuǎn)變過程中局域限制與動力學之間的時空關(guān)聯(lián)。研究發(fā)現(xiàn),在林德曼判據(jù)(晶體熔化判據(jù))的尺度上,局域結(jié)構(gòu)限制和動力學的關(guān)聯(lián)達到最大,對應(yīng)液體開始過冷,表現(xiàn)玻璃動力學。通過局域結(jié)構(gòu)限制,我們找到了液體中的類固區(qū),并且證明在玻璃轉(zhuǎn)變附近發(fā)生了類固區(qū)的逾滲相變,同時動力學不均勻性也明顯增加。我們的結(jié)果表明應(yīng)該把更多的注意力放在局域結(jié)構(gòu)限制上,而不是純幾何排列,因為前者比后者能更好地與玻璃和過冷液體的性質(zhì)關(guān)聯(lián)起來。接下來,我們研究了周期變溫過程中膠體玻璃形變單元(局域重排)的結(jié)構(gòu)特征。測量發(fā)現(xiàn),膠體...

【文章頁數(shù)】：110 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 玻璃和過冷液體中的科學問題
    1.1 引言
    1.2 玻璃轉(zhuǎn)變
        1.2.1 動力學變慢
        1.2.2 動力學表征與解釋
        1.2.3 玻璃轉(zhuǎn)變熱力學
        1.2.4 結(jié)構(gòu)序的作用
    1.3 玻璃形變與斷裂
        1.3.1 斷裂力學基本原理
        1.3.2 形變與斷裂唯象學
        1.3.3 局域重排與結(jié)構(gòu)缺陷
    1.4 玻璃老化和年輕化
        1.4.1 玻璃老化
        1.4.2 玻璃年輕化
第2章 溫敏膠體玻璃實驗系統(tǒng)
    2.1 用膠體研究物理問題
    2.2 膠體的相行為
    2.3 溫敏膠體的合成與表征
    2.4 膠體粒子跟蹤技術(shù)
第3章 玻璃轉(zhuǎn)變與類固區(qū)的逾滲相變
    3.1 引言
    3.2 研究方法
    3.3 實驗結(jié)果
    3.4 總結(jié)與討論
第4章 玻璃元形變的結(jié)構(gòu)特征
    4.1 引言
    4.2 實驗方法
        4.2.1 樣品制備
        4.2.2 光加熱
        4.2.3 定義重排
    4.3 實驗結(jié)果
    4.4 總結(jié)與討論
第5章 玻璃年輕化的結(jié)構(gòu)根源
    5.1 引言
    5.2 研究方法
        5.2.1 樣品制備
        5.2.2 循環(huán)變溫
        5.2.3 協(xié)方差矩陣方法
    5.3 實驗結(jié)果
        5.3.1 熱力學年輕化
        5.3.2 動力學年輕化
        5.3.3 熱力學年輕化的微觀起源
        5.3.4 動力學年輕化結(jié)構(gòu)起源
    5.4 總結(jié)與討論
第6章 總結(jié)與展望
參考文獻
研究項目、論文、口頭報告與獲獎
致謝



本文編號：3838690