התקדמות חדשה במחקר אנטי אייג'ינג של חומרי זכוכית

לאחרונה, מכון המכניקה של האקדמיה הסינית למדעים שיתף פעולה עם חוקרים בבית ומחוצה לה כדי להתקדם חדש באנטי-אייג'ינג של חומרי זכוכית, ובפעם הראשונה הבין בניסוי את המבנה הצעיר ביותר של זכוכית מתכתי טיפוסית בסולם זמן מהיר במיוחד. התוצאות הקשורות נקראות התחדשות קיצונית Ultrafast של משקפיים מתכתיים על ידי דחיסת הלם, שפורסמה ב- Science Advances (Science Advances 5: EAAW6249 (2019)).

לחומר הזכוכית הגרורתי יש נטייה של הזדקנות ספונטנית למצב שיווי המשקל התרמודינמי, ובו זמנית הוא מלווה בהידרדרות של תכונות החומר. עם זאת, דרך קלט האנרגיה החיצונית, חומר הזכוכית המזדקן יכול להצעיר את המבנה (התחדשות). תהליך אנטי אייג'ינג זה מצד אחד תורם להבנה הבסיסית של ההתנהגות הדינמית המורכבת של זכוכית, לעומת זאת הוא גם תורם ליישום הנדסי של חומרי זכוכית. בשנים האחרונות, עבור חומרי זכוכית מתכתיים עם סיכויי יישום רחבים, הוצעו סדרה של שיטות התחדשות מבניות המבוססות על עיוות שאינו אפני על מנת לשלוט ביעילות בתכונות המכניות והפיזיות של החומרים. עם זאת, כל שיטות ההתחדשות הקודמות פועלות ברמות לחץ נמוכות יותר ודורשות סולם זמן מספיק ארוך, ולכן יש מגבלות נהדרות.

חוקרים המבוססים על טכנולוגיית ההשפעה של צלחת המטרה הכפולה של מכשיר אקדח הגז האור, הבינו שהזכוכית המתכתית המבוססת על זירקוניום טיפוסית התחדשה במהירות לרמה גבוהה בכ- 365 ננו-שניות (מיליון מהזמן שלוקח לאדם להעיף עין). האנטלפיה מופרעת ביותר. האתגר של טכנולוגיה זו הוא ליישם מספר העמסת דופק יחיד ברמת GPA ופריקה אוטומטית חולפת על זכוכית מתכתי, כדי להימנע מכישלון דינאמי של חומרים כמו פסי גזירה וקלע; במקביל, על ידי שליטה על מהירות ההשפעה של העלון, המתכת ההתחדשות המהירה של "הקפאת" זכוכית ברמות שונות.

החוקרים ערכו מחקר מקיף על תהליך ההתחדשות המהיר במיוחד של זכוכית מתכתי מנקודות המבט של תרמודינמיקה, מבנה רב-סולם ודינמיקת פונון "שיא Bose", וחשף כי התחדשות מבנה זכוכית מגיעה מאשכולות ננו-סולם. נפח חופשי הנגרם על ידי מצב "מעבר גזירה". בהתבסס על מנגנון פיזי זה, מוגדר מספר דבורה חסר ממדים, מה שמסביר את האפשרות לסולם הזמן של התחדשות מהירה במיוחד של זכוכית מתכתי. עבודה זו הגדילה את סולם הזמן להתחדשות מבני זכוכית מתכתיים לפחות 10 סדרי גודל, הרחיבה את שדות היישום של סוג זה של חומר והעמיקה את ההבנה של אנשים את הדינמיקה האולטרה -פסטית של הזכוכית.