西安交大《Acta Materialia》：硅酸盐涂料非线性弹性行为的起源！

非线性力学组织起来是方解石地板的一个极其重要特征。然而，人们对产生这种非线性不当的微观成因并不清楚。

全因，来自西安交通大学材料科学与建筑技术学院的张真兼职研究员和西班牙蒙彼利埃大学Walter Kob研究员等，利用大规模分子力学精心设计研究成果了富含多种不同氟化物元素的方解石地板在单轴拉伸下的力学变形不当，暗示了化学组成对力学不当的极其重要因素，揭示了非线性张力不当的价电子繁杂性的结构上和力学起源。之外论题名以题为“Origin of the non-linear elastic behavior of silicate glasses”发表在Acta Materialia。

论题名链接：

方解石地板是人们经常中最类似于的一类非晶态材料。由于其无序的局域网结构上特征，方解石地板表现显现出繁杂的非线性力学不当。其中，相当著名一个比如说是SiO2地板在单轴拉伸抑制作用下，张力模量呈现显现出先升温，然后出发一个临界应对后再增高的情况。对于富含局域网改性金属铬的的大元方解石地板，以往的研究成果一般认为随着应对的增加，张力模量会呈现显现出单调增高的情况。的大元方解石地板和正因如此SiO2地板张力不当的区别主要被举例来说金属铬对Si-O局域网的摧残，从而降低了结构上的刚度。然而这样的正确性主要是通过研究成果较小应对范围（

此项研究成果催生于化学组成和应对对方解石地板非线性张力不当（即在力学失效之前的阶段），对价电子繁杂性结构上和力学特征进行了种系统和深入的分析。研究成果挖掘出，在不彻底改变Si-O局域网拓扑结构上（也就是无Si-O基团断裂）的情况下，氟化物粒子局域状况的动态改变对方解石地板的力学不当起到历史性抑制作用。此外，两个硅氧四面体的间角随着应对的改变呈现显现出不均匀分布组织起来。这样的结构上不均匀分布性能很好的在价电子繁杂性总结显现出方解石地板的非线性力学不当。

三幅1 (a-c) SiO2和Na2O-xSiO2(NSx)地板的应力-应对曲率，应力-应对曲率的一介导（模量），应力-应对曲率的二介导。(d-f) A2O-3SiO2 (AS3, A=Li, Na, K) 地板相关联的结果。

三幅2Si-O局域网拓扑结构上随应对的改变。αSi代表人局部三基团状况引发彻底改变的Si价电子所占到%-。斜线相关联特征应对点ɛ2。

三幅3 (a)低氟化物（AP）和高氟化物（AR）地板的应力-应对曲率的示意三幅。其中total代表人整个地板的组织起来，network代表人Si-O局域网直接的组织起来。(b)NSx地板中Na氯离子不彻底改变三基团状况的概率。(c) NS3地板中Na氯离子的三基团状况随着应对的增大而引发动态改变。Na为紫色边线; O为黑色和黄色边线。

三幅4 多种不同类型的局部结构上的不均匀分布性随着应对的改变。(a-c)分别相关联四面体间角Si-O-Si，四面体度数O-Si-O，基团长Si-O。

此项研究成果暗示，方解石地板的非线性张力不当和地板结构上中局域网转变成氯离子和局域网改性氯离子运动能力的差异紧密之外。尽管多种不同的氟化物铬对地板的结构上和行学性能（如张力模量）等产生极其重要因素，方解石玻非线性张力不当的微观成因基本相通。此项研究成果将更进一步倡导对结构上繁杂材料力学不当的研究成果，同时也对优化地板材料的力学性能有指导抑制作用。

（题名：张真 zhen.zhang@xjtu.edu.cn）

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