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mqjiang木蟲 (著名寫手)
Amorphous Solids
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[交流]
金屬玻璃的爆炸沸騰和液-氣調(diào)幅分解 已有3人參與
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對于處于亞穩(wěn)態(tài)的液體而言，其穩(wěn)定性通常存在兩個界限。一個是下界，即玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變。目前絕大部分工作都關(guān)注于此。 另一個是上界，即liquid-gas spinodal （液-氣調(diào)幅分解）。 納米或者飛秒脈沖激光提供了一種很好的手段來研究亞穩(wěn)液體的穩(wěn)定性。在激光輻照作用下，通常熔化的物質(zhì)會被快速加熱到正常沸點以上，而不發(fā)生沸騰，從而進(jìn)入到一種過熱的亞穩(wěn)液態(tài)。隨著溫度進(jìn)一步升高趨于物質(zhì)的熱力學(xué)臨界點（Thermodynamic critical point, TCP），會發(fā)生一種類似爆炸模式的沸騰氣化現(xiàn)象（通常稱為爆炸沸騰或者相爆炸），從而使亞穩(wěn)液體不會達(dá)到上界，而恢復(fù)平衡的binodal狀態(tài)。 但是，對于本身處于亞穩(wěn)狀態(tài)具有液體結(jié)構(gòu)的金屬玻璃固體，是否依然遵循上述規(guī)律呢？ 為了回答這一問題，我們采用納米脈沖激光對Vitreloy 1金屬玻璃開展了單脈沖（10納秒）燒蝕實驗。高速攝影的確捕捉到了一種熱物質(zhì)噴出的爆炸沸騰現(xiàn)象（見下圖）。但同時，通過對燒蝕斑圖的精細(xì)觀察揭示，金屬玻璃亞穩(wěn)液體的爆炸沸騰正好處于其穩(wěn)定的上界點，即液-氣調(diào)幅分解點。這表明，在脈沖激光作用下，金屬玻璃液體的過熱程度很高，同時，其本身的亞穩(wěn)態(tài)又使上界失穩(wěn)點相對降低。為了解釋這一現(xiàn)象，我們發(fā)展了理論模型，計算了激光輻照作用下，金屬玻璃靶溫度的時空演化。從理論上確定了爆炸沸騰的時間，并對燒蝕斑圖的特征尺度進(jìn)行了預(yù)測。 上述結(jié)果有助于我們對于激光-金屬玻璃相互作用機(jī)制的理解，也首次提供了金屬玻璃液體在極高溫度（接近TCP）的穩(wěn)定性圖像。 相關(guān)結(jié)果已經(jīng)發(fā)表在 M.Q. Jiang, Y. P. Wei, G. Wilde, L. H. Dai, Explosive boiling of a metallic glass superheated by nanosecond pulse laser ablation, Applied Physics Letters 106, 021904 (2015). 文章鏈接：http://scitation.aip.org/content ... ent/aip/journal/apl  |
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2樓2015-02-07 10:52:47
zhq2005095
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3樓2015-02-17 16:56:08
joyousC
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4樓2020-12-04 10:09:31
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