接近玻璃转变

玻璃是黏性极大而且不能流动的液体．一个法国研究小组现在给出了一种确定玻璃态起始的测量方法．一些间接的证据指出，在降温过程中越来越多的液体部分一起运动时，液体开始进入玻璃态，这是因为黏性增加，越来越多的部分需要同时运动液体才能流动．Ludovie Berthier和其同事用过冷的甘油以及悬浮在液体中的小硬球来模拟并直接试验，计算出一起运动区域的大小，他们表示，这些区域的大小存液体向玻璃态的转变中逐渐增加．     

金属塑料的发明

铈基非晶态金属塑料是一种新的块状非晶合金材料。它具有低于开水温度（100℃）的玻璃转变温度．室温时的强度和超高强度铝镁合金相近．该块体非晶合金在开水中表现出超塑性，可以像聚合物塑料那样进行复杂的变形加工，因此被命名为“非晶态金属塑料”（简称“金属塑料”）．这种新材料不仅具有潜在的应用前景，而且具有重要的基础研究的价值，是一个理想的研究玻璃转变、玻璃形成液体性质等相关问题的新材料．另外，金属塑料作为一种新的概念，开辟了一个新的金属材料研究方向．文章简要介绍了该金属塑料的合成、性能及潜在的应用．     

玻璃形成体系中的β弛豫

一定压强下对液体进行冷却,若避免晶化,则冷却中液体不可避免地转变为典型非晶态固体——玻璃.这种现象称为玻璃转变,是一种普遍存在的自然现象,涉及多体相互关联体系中众多基础理论问题.近几十年以来,玻璃转变问题的探索过程中,弛豫存在的普适性、其机理/物理图像及其对液体和玻璃性能认知的影响等一直是争论的热点.在梳理β弛豫研究进展的同时,本文尝试对未来β弛豫研究方向进行展望.     

自旋玻璃和复杂系统

简要地介纲了自旋玻璃的特点以及基于平均场水平的理论处理：摹本理论、ＴＡＰ理论和摹本对称破缺理论．这些理论揭示了自旋玻璃具有非常丰宫的复杂结构，可以为许多其他领域的复杂系统提供一个理论模型，可以用于组合优化、神经网络、生命进化模型等研究工作中．     

超流固体

在今年1月的Nature杂志上，发表了美国宾洲大学的Moses Chan和Eun-Seong Kim两位教授的一个有关超流固体的有趣实验．具体的实验工作如下：将一块微小的园盘悬挂在细棒间，盘内充满了多孔性的玻璃材料——维克玻璃，在玻璃内注入氦-4原子，然后将整个样品冷冻．当样品温度达到2K，压力为63大气压时，氦-4原子转变为固态。     

量子Sherrington-Kirkpatrick自旋玻璃模型的热力学性质——各向异性和磁场影响

利用稳态量子ｒｅｐｌｉｃａ对称自旋玻璃理论，研究了具有Ｄｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉ－Ｍｏｒｉｙａ（缩写为ＤＭ）各向异性相互作用的Ｓｈｅｒｒｉｎｇｔｏｎ－Ｋｉｒｋｐａｔｒｉｃｋ自旋玻璃在外场中的热力学性质。数值计算了不同外场和各向异性作用的自旋为１／２和１的熵、比热、局域磁化率和相应的序参数随温度的变化。发现局域磁化率与热场动力学的结果相符合。特别地，本文的比热－温度曲线能满意地解释Ｂｒｏｄａｌｅ等实验观察到的不同磁场下的交叉特征。 关键词：     

窄带隙Pr0．6Ca0．4MnO3体系的电荷有序和多重磁化转变

研究了窄带隙Pr0．6Ca0．4MnO3体系的电荷有序及低温下的团簇玻璃现象．实验表明，样品具有典型的相分离特征，在高温区于241K左右发生电荷有序（Charge Ordering，CO）转变，在高的外加磁场下破坏了样品的电荷有序和反铁磁，使材料发生绝缘—金属转变．在低温下（T～41K），形成自旋玻璃态（Spin Glass，SG）．发现了存在于低温团簇玻璃相中的多重磁化跳跃现象，利用外场作用下AFM团簇中磁矩的翻转而导致铁磁成分的增加对实验结果给予了初步解释，证明了磁场作用对Pr0．6Ca0．4MnO3的CO与团簇玻璃态冻结之间的直接关联作用．     

金属玻璃Tg附近内耗理论分析

本文根据自由体积模型和固体材料的力学理论分析并讨论了金属玻璃在玻璃转变温度T_g附近的内耗行为。当考虑到体系中固状区和液状区的比例之后,得出了应力与应变之间的关系式。理论上把内耗和模量变化与玻璃转变过程有机地结合起来。证明了在T_g附近可以出现具有弛豫型特征的内耗降,并在玻璃转变过程中模量明显下降。理论与实验结果基本相符。 关键词：     

金属玻璃液体中的强脆转变现象

强脆转变是玻璃形成液体在从低温到高温升温过程中由强性液体转变为脆性液体的现象,反之从高温到低温冷却过程即为脆强转变.由于其意味着液体的结构发生了某种快速、非连续的变化,强脆转变现象成为异常动力学的典型代表.自1999年《Nature》杂志首次报道了水的强-脆转变现象之后,液体的强脆转变现象就作为凝聚态物理和材料科学领域中的前沿和热点问题被广泛关注.越来越多的研究表明,强脆转变现象在金属玻璃形成液体中普遍存在.为阐明金属玻璃强-脆转变现象对于深入理解玻璃转变本质、探讨液固遗传微观结构特征、揭示晶化过程相互竞争规律、提高玻璃形成能力、促进金属玻璃制备和处理工艺标准化等方面的重要意义,综合评述了强脆转变现象在金属玻璃形成液体中的普遍性、特殊性、定量表征、热力学表现以及结构起源等研究领域的最新进展,并指出了该领域今后的发展方向.     

分形概念及其在材料科学中的应用

本文首先结合几个数学构造分形的例子介绍分形概念，然后对分形在材料科学中的应用作了简要介绍，主要包括：粉体生长中的分形、断裂面的分形、离子注入等非平衡方法产生的分形、表面分形、无机材料中的分形、自旋玻璃中的分形．     

On the Nano/Micro-Mechanics of Metallic Glass

Metallic glass (MG) is amorphous and has some outstanding properties such as ultrahigh strength, superior elasticity, and excellent thermo-plasticity. However, as MG is relatively new to the metal family, the relationship between its physical properties and amorphous structure is still unclear. This article aims to provide an insightful discussion through a comprehensive review about the investigations in the past few decades on the scientific mechanisms of this class of material. The discussion of the paper will include the following key aspects: (1) the formation mechanism of an amorphous structure through glass transition, (2) the structural characterization and models, (3) the micromechanics of plastic event and shear band, and (4) the correlation between the amorphous structure and its mechanical properties.     

椭球与圆球混合胶体体系的玻璃化转变

以椭球与圆球混合的胶体体系为研究对象,通过增加体系的面积分数,从实验上研究了混合体系发生玻璃化转变过程中结构和动力学行为的演变规律.在结构方面,通过计算和分析径向分布函数、泰森多边形以及取向序参量,发现椭球可以有效地抑制圆球结晶,整个体系在结构上始终保持无序.在动力学方面,通过计算体系的均方位移和自散射函数,发现随着面积分数的增加,体系的动力学明显变慢,弛豫时间在接近模耦合理论预测的玻璃化转变点快速增大并发散.通过考察快速粒子参与的协同重排行为,发现协同重排区域形状、大小和位置都与椭球的存在密切关联.     

不透明玻璃显现出的曙光——块体金属玻璃的发现与应用

在足够高的冷却速度下，如同其他大多数物质一样，金属合金溶体在冷冷却到室温的过程中能够经过玻璃化转变过程变成非晶态固体——金属玻璃。金属玻璃因其具有许多优异和独特的物理、化学和力学性能而一直受到很大的关注。在过去，由于玻璃形成能力的限制，金属合金只能制成厚度为数十数米的薄带状金属玻璃，因而其应用范围受到极大的限制。通过对金属合金的组成、溶体的过冷与稳定性及玻璃形成能力的关系研究，人们用常规的方法在较低的冷却速度下就能在许多金属合金体系中形成三给尺度都达毫米至数厘米的块体金属玻璃，这为金属玻璃获得广泛的应用奠定了基础。     

金属玻璃流变的扩展弹性模型

玻璃-液体转变现象,简称玻璃转变,被诺贝尔物理学奖获得者安德森教授评为最深奥与重要的凝聚态物理问题之一.金属玻璃作为典型的非晶态物质,具有与液体相似的无序原子结构,因此又称为冻结了的液态金属,是研究玻璃转变问题的理想模型材料.当加热至玻璃转变温度,或者加载到力学屈服点附近时,金属玻璃将会发生流动.由于热或应力导致的流动现象对金属玻璃的应用具有重要意义.本文简要回顾了金属玻璃流变现象,综述了流变扩展弹性模型的研究进展和未来发展趋势.     

Ca70Mg30金属玻璃形成过程热力学、 动力学和结构特性转变机理的模拟研究

采用分子动力学方法对Ca₇₀Mg₃₀合金快速凝固玻璃形成过程进行了计算机模拟, 深入分析了液-固玻璃转变过程热力学、 动力学和结构特性的转变机理, 对不同方法所确立的玻璃转变温度之间的关系进行了探讨. 结果表明: 本模拟计算所获得的Ca₇₀Mg₃₀金属玻璃的结构因子和玻璃转变温度均与实验结果符合, 而且二十面体局域结构对Ca₇₀Mg₃₀金属玻璃的形成起决定性作用. 由于周围原子形成的瞬时"笼子效应", 过冷液体动力学特性逐渐偏离Arrhenius规律而满足模态耦合理论的幂指数规律. 动力学玻璃转变温度接近于微观结构玻璃转变温度, 但高于热力学玻璃转变温度; 而且它们与理想动力学玻璃转变温度之间满足Odagaki关系.     

水的玻璃化转变的研究

本文用我们液态低频力学谱方法对玻璃化转变研究领域中一个持续半个多世纪、十分令人困扰的热点水的玻璃化转变问题进行了研究。用表征玻璃化转变最直接的参量力学模量，首次实现对水的玻璃化转变过程的明确表征，得出水的玻璃化转变温度是163K，而不是长期一直认为的136K。另外，水的玻璃化转变表现出不同于传统玻璃化转变的反常耗散行为。研究还表明，水的玻璃化转变温度表现出重要的同位素效应，这是水的玻璃化转变奇异特征的一个反映，也是在玻璃化转变研究中首次观测到同位素效应。     

掺铒硅酸盐玻璃上转换发光的温度特性

研究了掺铒硅酸盐玻璃上转换发光强度随温度的变化,结果显示上转换光强随温度呈增强趋势.利用速率方程,结合与温度有关的多声子辅助激发和无辐射跃迁过程建立了理论模型,并与实验进行比较,结果相一致.讨论了峰值波长分别为534 nm和549 nm的两个波段的上转换发光强度比值与温度的关系,并给出了理论上的解释.研究结果显示掺铒硅酸盐玻璃适合于做基于峰值比的温度传感材料.     

邻苯二甲酸二酯系玻璃材料中裂纹愈合效应研究

用最近发明的一种能够实时检测玻璃材料中应力诱导裂纹(stress cracking)和裂纹愈合(crack-healing)的新方法(RMS-L-CH)对邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯的系列玻璃材料中应力诱导裂纹和裂纹愈合效应进行了测量,对裂纹愈合效应的现象及其与玻璃化转变的关系进行了深入的研究与讨论.结果进一步验证了RMS-L-CH方法的有效性,并且表明该方法可能提供一种表征玻璃化转变过程和研究玻璃化转变机理的新手段.