科学家让玻璃“返老还童”(2)

　　研究结果表明，除了此前的主流观点指出的，玻璃年轻化可以直接体现在热焓的释放，也就是能量水平的提高上，还可以体现为能量面的倾斜，也就是通过局域结构重排使自由体积在空间内重新分布。“这也就是我们发现的严重老化的玻璃态物质年轻化新机制。”蒋敏强表示。

　　拓展场景：提供广阔应用空间

　　此次研究还发现，随着玻璃进入稳定流动状态，上述表征年轻化的三个物理参数都会各自趋于饱和值，从而首次在实验上确定玻璃结构年轻化的上限是“冻结”的稳态流动状态。

　　如果用水来类比，在高温中形成液体的玻璃就好比水，而低温固体化的玻璃则好比冰。“玻璃结构年轻化的极限，就是通过极速降温使高温玻璃液体突然冻结，从而形成类似‘冻住的流水’的物质状态。”蒋敏强解释，“在这种情况下，玻璃会在固态外表下，保持与液体状态几乎相同的物质结构，其流动性会达到目前认识中的极限。”

　　此次研究揭示的玻璃态物质年轻化新机制，除了让我们更好地从物理本质上理解玻璃老化的相关成因、过程之外，在推动老化玻璃批量返新方面，也有着巨大的潜在应用空间。“研究团队目前正在与从事玻璃生产或研发的企业交流，力图寻找推动技术走向市场的良好结合点。”

　　除此之外，蒋敏强还发现，此次研究揭示的新机制也有望应用在制备先进金属材料上。

　　“通常来说，金属材料的强度与韧性二者不可得兼。随着强度的提升，韧性就会降低，反之亦然。”蒋敏强表示，“如何克服这一固有的倒置关系，是制备兼具强度与韧性的先进金属材料必须面对的问题。”

　　高强度的金属材料，其微观层面上的总能量水平一般是非常低的。如果通过加温等方法输入能量，尝试通过提高总能量水平来提升金属材料的韧性，往往需要极高的能量投入，而这几乎不可能达成。

　　“假如我们能利用此次研究发现的新机制，在总能量水平较低时调整金属材料的能量面角度，就能在保持宏观上强度不变的前提下，提升原子的无序性，从而增强金属材料的韧性。通过这种方法，我们可以有效避免巨额的能量输入，极大地降低高强韧金属材料制备的成本。”蒋敏强表示，目前他的团队正在持续进行尝试，力争取得决定性的突破，为解决长期以来金属材料强度与韧性之间不可调和的矛盾提供新思路。