Ученые объяснили, почему стекло «течет» при сильной деформации
Стекло — это не только окна или стаканы. Оно используется в биоактивных имплантатах, аморфных лекарствах и высокоточной оптике. Его ключевая особенность — хаотичное, неупорядоченное расположение атомов, что и определяет уникальные свойства, до конца не изученные наукой.
Поведение материала при деформации в теоретической модели. Автор: Макото Суда
В отличие от кристаллов, в стекле наряду с волнообразными существуют локализованные атомные колебания, вызванные неупорядоченной структурой. Новое исследование, опубликованное в Physical Review Letters, показывает, что именно эти колебания ответственны за то, что стекло начинает течь, как жидкость, при сильной деформации — явление, называемое пластическим течением (yielding).
Ученые из Университета Тохоку, Амстердамского университета и Института науки Вейцмана расширили теоретическую модель, которая ранее описывала локализованные колебания. Они подвергли модель циклическим нагрузкам разной силы.
При малой амплитуде система быстро стабилизировалась и формировала «механическую память» о приложенной силе. При больших нагрузках поведение качественно менялось: материал постоянно накапливал новые деформации и не возвращался в исходное состояние — что и является признаком течения стекла. При этом память о нагрузке стиралась.
Результаты показывают, что «как стекло вибрирует» и «как оно начинает течь» — две стороны одной медали, обусловленные его неупорядоченной природой. В будущем ученые планируют точнее определить механизм перехода к течению и проверить предсказания модели на реальных экспериментах. Это может привести к созданию более прочных и надежных стеклянных материалов.
Больше информации: Makoto Suda et al, Yielding and Memory in a Driven Mean-Field Model of Glasses, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/vpmn-sw7n. На arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2505.19900
0 комментариев