Bu makaleyi okuduktan sonra nihayet amorf fizik dünyasını anladım.
Akademisyen Wang Weihua, Fizik Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi
Doğada zengin ve çeşitli maddeler vardır.Makroskopik özelliklerindeki farklılıklar dikkate alınmazsa maddeler, mikro yapılarının özelliklerine göre kabaca iki kategoriye ayrılabilir: Biri, maddelerin sıralı yapısıdır. Diğeri ise maddenin düzensiz yapısıdır. Buradaki "düzen", mikroskobik atomların düzenlenmesi perspektifinden, fiziksel açıdan atomların belirli bir sırayla düzenlenmesine atıfta bulunur, atomların uzun menzilli öteleme simetrisi veya dönme simetrisi ile düzenlenmesini ifade eder.
Amorf maddelerin birçok özelliği vardır. Niteliklerinden biri evrenselliktir; doğada ve insanların günlük yaşamında amorf maddeler, reçine, kehribar ve doğanın her yerinde görülebilen diğer şaşırtıcı doğal sanat eserleri, amorf yarı iletkenler gibi hayatımızın hemen hemen her alanında yer alır. Amorf elektrolit, Amorf iyon iletkeni, Amorf süperiletken ve Amorf alaşım (metal cam) ve diğer yeni amorf maddeler. Günlük yaşamımızdaki yaygın şeffaf cam, plastik, kauçuk, yiyecek vb. Hemen hemen tüm büyük amorf maddeler ailesine aittir. Amorf malzemelerin ikinci özelliği karmaşıklıktır. Amorf, çok sayıda atomdan oluşan çok gövdeli bir sistemdir ve atomik düzenlemedeki düzensizlik, bu tür bir sistemin karmaşık özellikler sergilemesine neden olur.Kristalin maddede bulunmayan birçok yeni fenomen de bu tip maddede görülür. . Amorf maddelerin bir diğer önemli özelliği ise yapılarının ve özelliklerinin zamanla yakından ilişkili olmasıdır. Yarı kararlı bir durumda olduğu için, sıcaklık, basınç vb. Gibi çevreleyen ortamdan kolayca etkilenir, böylece atomlar her zaman kendiliğinden sıralı kristal yapıya daha yakın hareket eder, bu da yapısal gevşeme fenomenini gösterir. Gizli faktörler, amorf maddeler için kristalli maddelerden daha önemlidir.
Sıvıyı ve eriyiği cama dönüştürme işlemine cam geçiş adı verilir ve neredeyse tamamı çeşitli cam imalatlarında yer alan vazgeçilmez bir süreçtir. İnsanlar şimdiye kadar camdan geçişin özünü gerçekten anlayamasalar da, cama geçiş süreci doğada pek çok fenomeni içerir ve canlı ve cansız maddelere birçok harika fenomen ve sonuç getirir. Örneğin, Deccan volkanik kayasında (yani bazalt) cam izlerini analiz ederek bilim adamları, volkanik patlama sırasında atmosfere sıçrayan kükürt ve klor olabileceğini buldular, bu da dinozorlar da dahil olmak üzere çok çeşitli türlerin yok olmasına neden oldu; Öte yandan vitrifikasyon nedeniyle İşlem sıvının yapısını bozmaz, bu nedenle taze yiyecekleri (hızlı dondurulmuş yiyecekler) ve hatta insan organlarını kısa bir süre için korumak için kullanılabilir. Vitrifikasyon, koruyucu sıvıyı kısa sürede vitröz hale getirebilir, bu da hücrede buz kristallerinin oluşumunun neden olduğu hasarı ve hücre dışından kaynaklanan ozmotik basıncın etkisini önleyebilir.Biyolojik hücrelere verilen hasar önemli ölçüde azaltılarak koruma etkisi elde edilir. Vitrifikasyon yönteminin uygulanması:
a) Hızlı dondurulmuş çilekler
b) Canlı organizmaların vitrifikasyonu
Amorf maddede, genişletilmiş bir durumdan yerel bir duruma değişen iki harika "parçacık" durumu vardır. İlk dönüşüm, cam geçişidir, yani sıvı halden amorf katı hale doğrudan dönüşümdür.Buradaki parçacıklar, amorf maddeyi oluşturan atomları ifade eder.Bu geçişte, atomların hareketliliği şiddetli bir değişime uğrar. Yukarıdakiler, viskozitenin ondan fazla büyüklük derecesinde değiştiğini göstermektedir. İkincisi, amorf madde içindeki elektronların ince yapısal bozukluğunun neden olduğu metal ile yalıtkan arasındaki geçişi ifade eden Anderson geçişidir. Bu geçişte, elektron dalgası işlevi genişletilmiş bir özellikten Yerelleştirilmiş özelliklerdeki değişiklikler. Bu iki yerel özellik, geleneksel agrega teorisine meydan okuyor ve maddenin mikro yapısı ve elektronik yapısı hakkındaki anlayışımızı derinleştiriyor.
Amorf malzemeler, havacılık, havacılık, bilgi ve diğer ileri teknoloji ve ileri teknoloji saatler, cep telefonları, dizüstü bilgisayarlar ve seçim için yarışan diğer moda malzemelerine dönüşmüştür.Özellikle cam, metal, katı ve sıvı özelliklere sahip yeni bir metal malzeme türü olarak- -Metalik camın icadı birçok metalik malzeme kaydı yaratmıştır: Örneğin, amorf alaşımlar açık ara en güçlü metalik malzemelerdir ve en yumuşak metalik malzemelerden biridir (en güçlü Co bazlı amorf alaşımlar rekor bir güce sahiptir. En yumuşak Sr bazlı amorf alaşımın gücü 300 MPa kadar düşüktür); amorf alaşım, şimdiye kadar bulunan en güçlü zırh delici malzeme, işlenmesi en kolay metal malzeme ve en korozyona dayanıklı metal malzemedir. En ideal mikro ve nano işleme malzemelerinden biri olan amorf alaşımlar ayrıca kalıtım, hafıza, yumuşak manyetizma ve büyük manyetik entropi özelliklerine sahiptir.Amorf malzemelerin hızlı gelişimi, malzeme bilimi ve yoğun madde fiziğindeki bazı önemli konuları incelemek için bir modeldir. Sistem: Son on yılda, amorf alaşım malzemelerin geliştirilmesi ve uygulanması, amorf yapı, fiziksel özellikler ve ilgili fiziksel konuların araştırılmasını, yoğunlaştırılmış madde fiziğinin ve malzeme biliminin ön saflarına itmiştir.
Serbest şekilde deforme olabilen metal plastik ve en güçlü zırh delici malzeme-metal cam
Amorf maddenin uzun menzilli yapısal düzeni yoktur Klasik yoğunlaştırılmış madde fiziğinin paradigmaları ve teorileri maddenin bu tür yaygın halini anlamak ve tanımlamak için kullanılamaz. Amorf madde ve aşırı soğutulmuş sıvısındaki parçacıkların güçlü korelasyonu, cam geçişi, tıkanma, reolojik lokalizasyon, karmaşık dinamik davranış, titreşim dinamiklerinin tekilliği ve yakınlık teorisi gibi aşırı ve garip makro-fiziksel özelliklere yol açar. Nihai güç, kendine özgü kırılma davranışı vb. Bu davranışların nasıl tanımlanacağı ve anlaşılacağı geleneksel yoğunlaştırılmış madde teorisine meydan okur. 2005 yılında, "Science" dergisi 125'inci yıl dönümü vesilesiyle 125 bilimsel sınır meselesi gündeme getirdi. Bunlar arasında, cam geçişi ve camın doğası, en zorlu temel fizik problemleri ve günümüzün yoğunlaştırılmış madde fiziğinin en önemli sınırlarından biri olarak kabul edilmektedir. Bu nedenle, amorf fizik, yoğunlaştırılmış madde fiziğinin araştırılmasında her zaman bir sınır konusu olmuştur. Amorf durumla ilgili araştırmalar, Fizikte 3 Nobel Ödülü ve 1 Nobel Kimya Ödülü üretti.
"Science" dergisinin 2005 yılındaki 125. yıldönümü vesilesiyle ortaya attığı 125 bilimsel sınır sorusundan 47. soru: Camsı maddenin doğası nedir?
Son yıllarda geliştirilen amorf alaşımlı malzemeler mukavemet, sertlik, tokluk, süperplastik şekillendirme, yumuşak manyetik, aşınma direnci, korozyon direnci ve radyasyon direnci açısından geleneksel metal malzemelerden önemli ölçüde üstündür. Bilgi ve enerji alanlarında önemli uygulama olanakları vardır.
Üretim ve yaşamdan son teknolojiye kadar birçok mükemmel özellik, amorf alaşımların önemli uygulama olanaklarına sahip olmasını sağlar
Amorf alaşımlı malzemeler, amorf fizik araştırmalarında yeni bir bölüm açtı ve yeni amorf malzemeler, yeni efektler ve yeni madde durumlarını keşfetme ve sürprizlerle, fırsatlarla ve zorluklarla dolu yeni teoriler oluşturma fırsatı sağladı. Öte yandan, amorf malzemeleri keşfetmenin yolu da geleneksel malzeme keşfetme yönteminden farklıdır. Yeni malzemeleri keşfetmenin geleneksel yöntemi, kimyasal bileşimi değiştirerek ve modüle ederek, yapı ve fazı modüle ederek, yapısal kusurları modüle ederek yeni malzemeler elde etmektir. Amorf malzemeler, malzemenin "sırasını" veya "entropisini" modüle ederek elde edilen yeni malzemelerdir. Örneğin, amorf alaşımlar, hızlı katılaşma veya çok sayıda bileşenin farklı elemanlarının karıştırılması ve "yapı bozukluğunun" ortaya çıkmasıyla elde edilen tipik olarak yüksek performanslı alaşım malzemeleridir. Benzersiz özelliklere sahip yeni malzemeler, "kimyasal düzen" değiştirilerek ve modüle edilerek de elde edilebilir Düzensiz yüksek entropili alaşımlar, son yıllarda birden fazla bileşenin karıştırılmasıyla "kimyasal düzensizliğin" ortaya çıkmasıyla elde edilen yeni malzemelerdir. Malzemenin konfigürasyonunun "düzenini" veya "entropisini" modüle etmenin bu yöntemi, amorfa benzer daha fazla yeni malzemenin keşfedilmesini sağlayacaktır ve temel fiziksel mekanizması daha fazla dikkat edilmeye ve derinlemesine çalışılmaya değerdir.
"Journal of Physics" geçtiğimiz günlerde, şekilsiz malzemelerin ve fiziğin fizik, malzeme, mekanik, simülasyon, deney ve teoriden farklı perspektiflerden en son gelişmeleri, problemleri, mevcut durumu ve durumunu özetleyen "Research Progress in Amorphous Physics" albümünü yayınladı. İleriye dönük olarak, okuyucuların amorf fizik ve malzemeler alanındaki son gelişmeleri anlamalarına yardımcı olmayı umuyorum.
(Wang Weihua, Fizik Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi)
Editör: J.C.
En Yeni 10 Popüler Makale
Görüntülemek için başlığa tıklayın
