玻璃有着一个令人难以置信的奥秘
编辑：admin 日期：2019-05-05 21:55:15 / 人气：
原因是：玻璃不是普通的固体。但它也不是流动的。它介于两者之间，一种被称为无定形固体的奇怪混合物- 触摸坚固的东西，但在原子水平上，它实际上更像液体。
但是，科学家们的突破现在可以让我们比以往任何时候都更接近理解玻璃表面下发生的事情，这要归功于一种新的算法可以帮助预测玻璃的温度依赖性。
这意味着我们向预测玻璃在不同温度下的表现迈出了一大步，这反过来可以帮助我们找到更快，更好的方法来发现新的材料，并了解玻璃整体存在的奇怪方式它确实。
“像玻璃一样简单，它是一种非常奇怪的材料，” 来自西北大学的计算材料科学家Sinan Keten 说。
“它是无定形的，没有平衡结构，所以它通过分子的缓慢运动不断发展。”
由于这些在分子水平上的运动，玻璃永远不会形成固体的理想状态，其中原子排列成有序且可预测的晶体结构。
有足够的时间，从理论上讲，玻璃可能会在某一天到达那里并达到理想的平衡状态，但由于原子过程的速度有多慢，科学家们认为需要相当长的时间 - 这要花费数百年的时间。
另一个困难是温度。玻璃 - 意味着二氧化硅基玻璃和其他种类的无定形玻璃材料，如聚合物 - 也非常容易受到温度变化的影响，这使得实现其理想化状态的可能性更小。
热量是引发所谓的玻璃化转变的因素之一，其中加热的无定形固体在冷却时从其坚硬的玻璃态变为更像液体的粘性形式。
这是一个非常酷（和可逆）的技巧，但它是另一种使不同类型的玻璃的物理难以确定的东西。
“由于玻璃的无定形和无序性，其性质可能会随着温度的变化而变化，因此对其物理行为的预测非常困难，” 来自北达科他州立大学的工程师Wenwen Xia 表示。
“现在，我们找到了解决这个问题的新方法。”
材料科学面临的挑战之一是设计模拟加热时不同玻璃材料的表现方式。然而，由于玻璃的无序和可变结构的分子复杂性，运行这些类型的计算需要很长时间。
然而，通过使用粗粒度（CG）建模的新算法，研究人员表示他们能够将该过程加速大约一千次。
该技术通过退后一步来实现这一目标。
研究人员的能量重整化算法不是试图计算每个单个原子的位置和分子键，而只是试图计算原子簇，从而更广泛地观察影响系统的熵和焓。
用三种不同的玻璃状聚合物 - 聚丁二烯，聚苯乙烯和聚碳酸酯测试他们的方法 - 结果表明，粗粒度模拟与这些材料在现实世界中的表现准确对应。
“解释眼镜的物理特性一直是科学家们无法解决的最大问题之一，” Keten说。
“我们越来越接近了解他们的行为并解开谜团。”
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