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洪恒飛 高曉靜 科技日報記者 江耘
9日，記者從中國科學院寧波材料技術與工程研究所獲悉，該所非晶合金磁電功能特性研究團隊探測到了玻璃態材料的弛豫運動基本單元——弛豫子，即在退火工藝中調控玻璃材料性能的“基本參數”，這對理解玻璃態本質、改善玻璃性能具有重要意義。研究成果發表在國際學術期刊《美國國家科學院院刊》上。
玻璃態材料一般分為金屬玻璃、氧化物玻璃、有機玻璃等，在應用之前需要進行退火，通過緩慢冷卻消除加熱歷史對玻璃結構和性能的影響。從動力學角度而言，退火使玻璃內部能量由高到低的過程被稱作弛豫。由于玻璃態材料能量狀態豐富，存在多種弛豫模式，且不同弛豫模式之間存在耦合和記憶效應，缺乏精準調控的理論和方法，限制了高性能玻璃態材料的研發進程。
論文在線發表截圖 科研人員供圖
團隊負責人王軍強研究員介紹，科學家已發現α弛豫、β弛豫、γ弛豫等弛豫模式，它們在調控玻璃材料的硬度、塑性、磁性等不同性能方面各有側重。有一種理論認為，好比一道陽光有不同波長的光譜，弛豫模式也由具有不同頻率的基本單元組成，不同頻率的基本單元反映了玻璃結構的不均勻性，但這一理論缺少直接的實驗證據。
研究團隊利用高精度閃速差示掃描量熱儀研究了多種玻璃態材料在不同退火溫度和退火時間下的熱流變化，發現不同溫度或弛豫時間的熱流弛豫峰與晶體中的聲子一樣，符合德拜方程，他們稱之為弛豫子（relaxun）。而且這些弛豫子譜線的疊加輪廓與力學弛豫譜線具有一致性，表明寬泛的譜峰確實來自獨立弛豫單元譜的疊加。
談及這項成果的應用前景，王軍強打了個比方：“將玻璃材料的研制比作拍照，以往可以從人像模式、風景模式、微距模式等幾大類里挑，現在基于新發現的弛豫基本單元，就可以單獨控制快門、光圈、焦距、感光度等精細參數，克服原有弛豫模式存在的局限性，精準調控調節玻璃的性能。”
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