具有形状记忆效应的新型智能阻尼材料及其热弹性力学性能研究

将传统金属橡胶制备工艺和形状记忆合金材料相结合, 研制了一种新型智能阻尼材料——-记忆合金金属橡胶, 并对其成型工艺、形状记忆效应、热弹性力学性能及参数影响规律进行了试验研究. 研究表明, 作为一种特殊的金属橡胶, 该材料不仅具备普通金属橡胶高阻尼、低密度、孔隙度可控等优点, 同时具备普通金属橡胶所不具备的智能材料特征: 1)良好的单程形状记忆效应, 该材料在大载荷加载后的残余塑性变形可以在升温过程中完全恢复; 2) 弹性模量和损耗因子具有温变特性, 在相变温度区间内弹性模量和损耗因子随温度近似线性变化. 由于同时具备金属橡胶和形状记忆合金两大金属类功能材料的优点, 形状记忆合金金属橡胶成为一种可应用于振动主动控制、 集良好承载能力和阻尼特性于一身、具有结构功能一体化优 势的新型智能阻尼材料.     

探索塑性金属玻璃

缺乏室温宏观塑性是限制金属玻璃应用,制约金属玻璃形变机理研究的主要障碍,因此探索具有室温宏观塑性的金属玻璃材料成为金属玻璃研究领域的热点.文章首先介绍了作者为提高金属玻璃室温塑性所采用的三种在实践中可行的方法,然后根据金属玻璃的弹性模量(泊松比)与塑性的关系,报道了作者在设计大塑性金属玻璃材料方面的最新进展.     

微小非球面玻璃透镜超精密模压成型数值模拟

利用非线性有限元软件MSC.Marc,建立了微小非球面玻璃透镜超精密模压的有限元模型,并进行了微小非球面玻璃透镜模压数值模拟分析.通过对比模拟出的不同加工参量下的成型透镜和模具的残余应力分布结果,得出最优的超精密模压成型的模压速率和模压温度范围,并解释了模压速率和模压温度影响微小非球面玻璃透镜成型质量的原因.模拟可以对实际的大批量生产微小非球面玻璃透镜提供有力的帮助.     

微小非球面玻璃透镜超精密模压成型数值模拟

利用非线性有限元软件MSC.Marc,建立了微小非球面玻璃透镜超精密模压的有限元模型,并进行了微小非球面玻璃透镜模压数值模拟分析.通过对比模拟出的不同加工参量下的成型透镜和模具的残余应力分布结果,得出最优的超精密模压成型的模压速率和模压温度范围,并解释了模压速率和模压温度影响微小非球面玻璃透镜成型质量的原因.模拟可以对实际的大批量生产微小非球面玻璃透镜提供有力的帮助.     

半导体玻璃微通道板的研制

介绍了半导体玻璃微通道板的主要性能，并与传统铅硅酸盐玻璃的相关性能进行了比较。阐述了半导体玻璃的研制工艺，研究了利用半导体玻璃材料制备微通道板的工艺途径，开发了靠玻璃本身体电导性质而无需氢还原工艺的微通道板，即半导体玻璃微通道板。研制出孔径为20μm、外径为12mm的半导体玻璃微通道板，实验利用紫外光电法测试了微通道板的增益、闪烁噪声和成像性能。结果表明新型微通道板具有明显的电子增益和低的闪烁噪声，并且通道表面稳定；利用磷硅酸盐玻璃材料可以实现体导电微通道板的制备。     

探索新型高温超导材料碳化硼的研究

碳化硼是一种非常重要的非金属材料.它具有优良的力学,热学以及微电子学性质.这使得碳化硼在微电子学、核物理、军事以及空间技术上具有广泛的应用.根据程开甲的超导双带理论,具有双带结构的材料适于构成高Tc材料,尤其是四价元素特别适合超导化合物的生成.因此碳化硼是一种潜在的新超导材料.这里采用等离子体化学气相沉积的方法制备了碳化硼的薄膜,并进行了适当的金属掺杂.通过核磁共振、透射电镜等物理测量,分析讨论了其物理性质,得出碳化硼可能具有超导特性.     

块体金属玻璃

在2013年2月出版的Physics Today杂志上刊登了耶鲁大学Jan Schroers教授撰写的题为《块体金属玻璃》的文章,重点介绍了块体金属玻璃优异的类似塑料一样的加工变形能力,并且对未来金属玻璃材料的研究和应用进行了展望. 制备一块金属玻璃就像与一个热力学的时钟赛跑一样.当金属液体冷却到熔点TM以下时,这个时钟开始活动.     

非球面透镜模压成型仿真技术

综述了目前光学玻璃模压成型技术状况,介绍了用于模压玻璃材料特点、材料参数的温度相关性及其在模压过程中所表现粘弹性力学特性,探讨了用于玻璃模压仿真中一些理论模型,包括力学模型、热传递、结构松弛模型及接触模型,并对模压仿真技术的应用情况进行了简要归纳与总结,并对未来发展方向进行了展望。     

飞秒激光制备耐久型超疏水表面及其应用的研究进展（特邀）

仿生超疏水表面在油水分离、防结冰、自清洁等方面具有广阔的应用前景。但是由于其表面结构的脆弱所造成的不稳定性,使其在应用时受到较大限制。飞秒激光作为一种通用的微纳加工方法,在超疏水表面的制备中有许多明显的优势,并且适用于几乎任何硬质材料的加工。本文从浸润性的基本模型出发,分析了耐久型超疏水表面的特点,针对耐久型超疏水表面的飞秒激光制备方法以及应用进行了概述,从聚合物、玻璃以及金属等物质的超疏水表面的飞秒激光制备进行了归纳。对超疏水表面在油水分离、防结冰、自清洁等方面的应用研究进行了综述。最后总结了利用飞秒激光制备耐久型超疏水表面所面临的挑战。     

基于光场调控的飞秒激光直写光波导研究进展(特邀)

飞秒激光直写是一种无掩模、高效、灵活的三维加工技术,可以对材料实现微纳米级加工,已经成为应用最广泛的材料精密加工技术之一.基于光波导的微纳光子器件(如分束器、频率转换器和电光调制器等),不但可以保持块体材料本身的优异特性,还能极大提高器件的性能和集成度,具有块体材料器件所不具备的特点和优势.因此,对集成光波导和光波导器...     

非晶合金的高通量制备与表征

非晶合金是一种不同于传统合金材料的新型合金,其突出的机械、物理、化学等性能在工程应用领域备受关注.作为一种具有无序原子结构的新型合金,非晶合金中蕴含的丰富的物理现象在基础研究领域也备受瞩目.非晶合金往往由多个组元构成,这给成分优化和性能调制带来了巨大的挑战.材料基因组方法是最近发展起来的新方法,通过高通量制备和结构表征以及性能筛选有望加快新型非晶合金材料的探索,在高通量表征中获得的大量实验数据可以帮助人们理解非晶合金中的科学问题.本文主要介绍高通量制备和表征在非晶合金中的应用,通过列举典型案例,展示通过高通量方法探索新型非晶合金材料的作用.     

Amorphous metallic plastic

We report cerium-based bulk metallic glasses with an exceptionally low glass transition temperature Tg, similar to or lower than that of many polymers. We demonstrate that, in near-boiling water, these materials can be repeatedly shaped, and can thus be regarded as metallic plastics. Their resistance to crystallization permits extended forming times above Tg and ensures an adequate lifetime at room temperature. Such materials, combining polymerlike thermoplastic behavior with the distinctive properties of metallic glasses, are highly unusual for metallic alloys and have great potential in applications and can also facilitate studies of the supercooled liquid state.     

Irregular elliptical plasmonic rings for engineering near-field and phase

Metallic glasses find wide applications in nanotechnology and micro electro-mechanical systems because of their unique physical properties due to their amorphous structures. The material removal mechanism in nanometric cutting of Cu₅₀Zr₅₀, a typical metallic glass, is studied using molecular dynamics method. The chip formation, workpiece deformation and scratching forces under various scratching depths, scratching velocities and temperatures are investigated. The effect of void defect on the cutting behaviors of metallic glass is also explored. The results show that the material removal in nanometric cutting process is based on extrusion instead of shearing, achieving a good understanding of material removal at the nanoscale.     

非晶材料与物理近期研究进展

由于结合了金属和玻璃的特性,非晶合金表现出许多新奇和优异的力学和物理性质,在很多领域具有广泛的应用前景.非晶合金具有连续可调的成分、简单无序的原子结构、丰富多变的材料性质,为研究非晶态物理中的许多共性科学问题提供了理想的模型材料.块体非晶合金的发展更是将玻璃和液体及其相关科学问题的研究推进到凝聚态物理和材料科学的研究前沿.中国科学院物理研究所极端条件物理重点实验室亚稳材料合成、结构及性能研究组(EX4组)近二十年来一直致力于非晶材料和物理的研究,在新型非晶合金的制备、物性以及相关机理的研究上取得了许多重要成果.本文介绍团队最近在非晶材料和物理机理方面取得的研究成果,包括非晶合金的动力学行为和调控、非晶合金的表面动力学、功能应用以及材料探索新方法等.     

块体非晶合金的韧塑化

块体非晶合金因其独特的原子结构而具有许多优异的力学性能,成为近年来材料领域的研究热点之一,但是由于其在变形过程中的室温脆性和应变软化等关键问题一直制约着其实际工程应用.为解决此问题,块体非晶合金领域的研究者们提出了多种方案,包括通过在非晶合金中调控其内禀特性如弹性常数、结构不均匀性,通过外加手段改变其应力及缺陷状态,通过外加和内生的方法在非晶基体中引入晶态增强相等方式,获得了一系列力学性能优异的块体非晶合金及其复合材料.特别是利用"相变诱导塑性"(transformation-induced plasticity,TRIP)概念研制出的块体非晶合金复合材料,同时具有大的拉伸塑性和加工硬化能力.本文围绕块体非晶合金的韧塑化这个关键科学问题,对单相非晶及非晶复合材料的韧塑化方案及机理进行了综述,着重介绍了TRIP韧塑化块体非晶合金复合材料的制备、性能、组织调控及韧塑化机理等,并对此领域的未来发展进行了展望.     

脆性金属玻璃断面上的奇妙图案

文章简要介绍了脆性块体金属玻璃(简称BMG)断裂面上几种主要的图案花样:河流花样、"韧窝"结构花样和自组装条纹结构花样,并总结了目前对上述各种形貌形成机理的可能的物理解释.对BMG断裂面上形貌的研究可以揭示材料的断裂机理,有助于更深刻地理解材料的力学性能,开发高性能金属玻璃材料,并为工程选材提供安全标准.     

非晶合金的磁热效应及磁蓄冷性能

非晶合金的功能物性开发是突破非晶合金应用瓶颈的关键点之一.磁相变是非晶合金的一个重要特征.利用非晶合金的磁相变所带来的独特效应,可以将其应用于制冷领域.一方面非晶合金的磁热效应可以作为磁制冷材料应用于磁制冷机,另一方面非晶合金的比热突变可以作为磁蓄冷材料应用于低温制冷机.本文就非晶合金的磁热效应和磁蓄冷性能的原理、特征及其应用前景进行了详细介绍.     

NMR signature of evolution of ductile-to-brittle transition in bulk metallic glasses

The mechanical properties of monolithic metallic glasses depend on the structures at atomic or subnanometer scales, while a clear correlation between mechanical behavior and structures has not been well established in such amorphous materials. In this work, we find a clear correlation of (27)Al NMR isotropic shifts with a microalloying induced ductile-to-brittle transition at ambient temperature in bulk metallic glasses, which indicates that the (27)Al NMR isotropic shift can be regarded as a structural signature to characterize plasticity for this metallic glass system. The study provides a compelling approach for investigating and understanding the mechanical properties of metallic glasses from the point of view of electronic structure.     

Highly energetic and flammable metallic glasses

Energetic materials are solids that release a large amount of energy in combustion. The evaluation depends on both combustion heat and ignition temperature. Conventional non-metallic materials have low ignition temperature but small combustion heat,whereas metals have large combustion heat but high ignition temperatures. We show that many metallic glasses, combining the merits of both metals and non-metals, have large combustion heat, approximately twice that of the non-metals, and low ignition temperature that is several hundreds of Kelvin lower than that of the metals. The ease in igniting metallic glass results from the low thermal conductivity of the materials and the storage of energy in their liquid-like atomic structure. Metallic glass ribbons outweigh metallic nanoparticles due to their high production efficiency, low cost and nontoxicity. The findings suggest that metallic glasses are alternative energetic materials.