纳米机械测试期刊俱乐部

室温和高应变率下的高延展无定形氧化物

由埃尔卡·弗兰克伯格,珍妮·卡利卡,弗朗西斯科·加西亚·费雷,露西尔·乔利-波图兹, 图尔卡·萨尔米宁、朱科·欣蒂卡、米科·霍卡、西达达·科内蒂、蒂埃里·杜埃拉德、比朗热·勒·圣、帕特里斯·克雷姆尔、梅根·科迪尔、蒂埃里·埃皮米尔、道格拉斯·斯托弗、马特奥·瓦纳齐、卢西恩·罗伊班、雅克科·阿科拉、法比奥·迪·福恩、埃尔基·莱韦宁和卡琳·马塞内利-瓦洛特

科学, 2019, 366, 6467, 页 864-869

氧化物眼镜具有多种适用于当前电子和能源应用的诱人特性,包括耐热和化学降解、光学透明度和介电特性。然而,从限制加工路线和在使用寿命内机械可靠性的角度来看,它们的韧性较低限制了它们的使用。这种低韧性取决于缺乏主动的塑性变形过程,虽然在常规应力和应变中通常如此,但不一定是应力/应变升高的情况。实现此目的的一个方法是通过测试小样本量来减少固有的材料缺陷。


本研究报告了非晶氧化铝的原位TEM拉伸和压缩特性。这与详细的原子模拟相结合,获得对氧化物杯中塑料变形过程的新见解。特别令人感兴趣的是,这种塑性变形是时间依赖的,与实验相比,模拟的应变率升高,粘度值相对较低。确定了两种键开关介质的可塑性机制:密度变化,主要发生在较低的菌株,和稳定状态粘性蠕变。塑料应变的整体分布是均匀的,但局部和短暂的波动被识别,其中较弱的原子组通过累积的债券交换产生。总体而言,这些结果表明非晶氧化铝的延展性高于先前的预期。确定了实现这种延展的一些重要条件,这可能有助于寻找新的、更耐损的氧化物材料和加工路线。具体来说,这些是一种密度低的缺陷材料,具有低活化能量,具有可塑性。