非晶物质:常规物质第四态 第二卷

非晶物质:常规物质第四态 第二卷
作 者: 汪卫华
出版社: 科学出版社
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暂缺《非晶物质:常规物质第四态 第二卷》作者简介

内容简介

本书分三卷,试图用科普的语言,以典型非晶物质如玻璃、非晶合金等为模型体系,系统阐述自然界中与气态、液态和固态并列的第四种常规物质——非晶物质的特征、性能、本质以及广泛和重要的应用,全面介绍了非晶物质科学中的新概念、新思想、新方法、新工艺、新材料、新问题、新模型和理论、奥秘、发展历史、研究概况和新进展,其中穿插了研究历史和精彩故事。本书力图把非晶物质放入一个更大的物质科学框架和图像中,放到材料研究和应用史中去介绍和讨论,让读者能从不同的角度和视野来全面了解非晶物质及其对科技发展和人类文明的影响。

图书目录

目录

前言

第7章 非晶物质的弹性:认识非晶物质的钥匙 1

7.1 引言 3

7.2 物质的弹性和弹性模量概念及其物理本源 4

7.2.1 物质的弹性 4

7.2.2 弹性的表征——弹性模量 7

7.2.3 弹性模量的测量 13

7.2.4 弹性及弹性模量与时间、温度及压力的关系 21

7.3 非晶物质的弹性和模量 25

7.4 非晶物质模量与结构和特性的关系 37

7.4.1 弹性模量和结构的关联性 37

7.4.2 弹性模量和玻璃转变的关联 40

7.4.3 弹性模量和动力学的关联 42

7.4.4 弹性模量和非晶形成能力的关系 46

7.4.5 弹性模量和脆度系数m 的关系 49

7.5 非晶物质弹性模量和力学性能的关系 51

7.5.1 弹性模量、强度和维氏硬度的关联 52

7.5.2 弹性模量和韧性与塑性的关联 54

7.5.3 弹性模量和断裂形貌的联系 56

7.6 小结和讨论 58

参考文献 59

第8章 非晶物质的流变及流变模型:万物皆流 63

8.1 引言 65

8.2 非晶物质流变的定义 70

8.3 非晶物质在受迫条件下的流变 72

8.3.1 非晶物质在温度下的流变 74

8.3.2 非晶物质在应力作用下的流变 81

8.3.3 非晶物质流变的经典模型 87

8.4 非晶物质流变和玻璃转变、动力学、塑性形变的关联性 95

8.4.1 弛豫单元和形变单元的关联 95

8.4.2 玻璃转变和塑性形变的关联 97

8.5 非晶物质流变的非平衡时空特征及复杂性 105

8.5.1 非晶体系和时间的关系 105

8.5.2 非晶物质流变的激活能 108

8.5.3 非晶物质流变的复杂性 110

8.6 有趣的非晶体系流变的例子 118

8.7 非晶物质流变的弹性模型 122

8.7.1 弹性模型的基本思想和假设 122

8.7.2 过冷液体流动的“挤推”模型 124

8.7.3 协作剪切模型 124

8.7.4 扩展的弹性模型 125

8.8 小结和讨论 133

参考文献 134

第9章 非晶物质流变的结构起源:流变单元 141

9.1 引言 143

9.2 非晶物质流变有没有结构起源 144

9.2.1 非晶物质微观结构及动力学非均匀性 145

9.2.2 流变事件和非均匀性的关系 150

9.3 什么是流变单元 153

9.3.1 结构缺陷 153

9.3.2 流变单元的定义和图像 155

9.4 流变单元的本构关系 162

9.5 流变单元的性质及演化 169

9.5.1 流变单元与动力学不均匀性 172

9.5.2 流变单元和自由体积的关系 176

9.5.3 流变单元的激活与演化 180

9.6 流变单元与动力学及性能的关联性 193

9.6.1 流变单元与动力学的关联 194

9.6.2 流变单元和弹性模量的关联 198

9.6.3 流变单元和非晶物质强度的关联 200

9.6.4 流变单元和其他力学性质的关系 202

9.7 基于流变单元的非晶材料性能调控 206

9.8 流变单元和理想非晶态 211

9.8.1 流变单元和理想非晶的关系 212

9.8.2 理想非晶态的探索 214

9.8.3 负流变单元 215

9.9 非晶物质流变的物理图像 216

9.10 流变单元模型存在的问题 218

9.11 小结和讨论 218

参考文献 220

第10章 非晶物质的动力学:原子分子的舞蹈 227

10.1 引言 229

10.1.1 物质从气态凝聚到非晶态的动力学图像 230

10.1.2 非晶物质不同温度区间的动力学 233

10.2 动力学的基本概念 234

10.3 非晶物质动力学研究测量方法 240

10.3.1 介电谱仪 240

10.3.2 动态力学分析测试 241

10.3.3 芯轴缠绕应力弛豫法 245

10.3.4 量热方法 246

10.3.5 表面动力学测量方法 249

10.3.6 低温比热方法 253

10.3.7 X射线光子关联谱 255

10.3.8 自由电子激光装置 257

10.3.9 阿秒光脉冲激光装置 258

10.4 非晶物质多重动力学弛豫谱 259

10.5 非晶物质动力学的主要特征 261

10.5.1 骤停现象 261

10.5.2 弛豫模式的解耦 267

10.5.3 三个“非” 269

10.5.4 弛豫时间的发散 271

10.5.5 缓慢弛豫行为 271

10.5.6 记忆效应 274

10.6 非晶物质主要动力学模式:α弛豫 275

10.6.1 什么是α弛豫 275

10.6.2 α弛豫的主要特征 277

10.6.3 α弛豫和物性的关联 290

10.7 非晶物质局域动力学过程:慢β弛豫 291

10.7.1 什么是β弛豫 291

10.7.2 β弛豫的主要特征 293

10.7.3 影响β弛豫的主要因素 301

10.7.4 β弛豫和非晶物质特性的关联 307

10.7.5 β弛豫和非晶物质性能的关联 312

10.7.6 β弛豫的机制 319

10.8 快动力学模式 323

10.8.1 快β弛豫的描述 324

10.8.2 快β弛豫的特征 328

10.8.3 快β弛豫的机制 332

10.9 玻色峰和局域共振模——非晶物质的声音 332

10.9.1 玻色峰的描述 333

10.9.2 玻色峰的特征 334

10.9.3 影响玻色峰的因素 337

10.9.4 玻色峰与非晶物质特征和性能的关联 340

10.9.5 玻色峰的物理机制 346

10.10 其他动力学模式 350

10.11 非晶物质超长时间尺度下的动力学 351

10.11.1 非晶物质中宏观超长时间尺度反常动力学行为 352

10.11.2 超长时间尺度下原子间歇性弛豫行为 354

10.12 动力学模式的耦合 359

10.12.1 α弛豫和β弛豫的耦合 359

10.12.2 β弛豫和玻色峰的耦合 361

10.12.3 近恒定损失模式和慢弛豫的耦合 363

10.12.4 倪氏耦合模型 365

10.13 动力学模式和物理时效及回复的关系 367

10.13.1 动力学模式和物理时效的关系 367

10.13.2 各种动力学模式和回复的关系 370

10.14 非晶物质动力学的起源 374

10.14.1 动力学元激发 375

10.14.2 动力学的量子化效应 376

10.14.3 微观结构起源 378

10.15 研究动力学的意义 379

10.15.1 动力学对性能的调控作用 379

10.15.2 动力学和细胞运动 385

10.16 小结和讨论 387

参考文献 389

第11章 非晶物质的热力学:序和能量的竞争 405

11.1 引言 407

11.2 非晶物质的热力学特征 409

11.2.1 非平衡 410

11.2.2 玻璃转变的比热台阶 411

11.2.3 玻璃转变的过剩熵悖论 412

11.3 热力学玻璃转变 416

11.3.1 什么是热力学玻璃转变 416

11.3.2 热力学玻璃转变相变模型 418

11.4 热力学理想玻璃转变 420

11.5 非晶物质形成的热力学 423

11.6 非晶物质的熵、熵调控及熵模型 425

11.6.1 非晶物质的熵 425

11.6.2 非晶物质的熵调控 430

11.6.3 非晶物质的熵模型 433

11.7 非晶物质的比热 437

11.8 非晶物质的能量 441

11.9 非晶物质的相变 445

11.10 非晶物质的相分离 449

11.10.1 非晶物质相分离的热力学 450

11.10.2 非晶物质相分离的特征及机制 452

11.11 小结 456

参考文献 457

第12章 非晶物质与时间:非晶态的相对性 463

12.1 引言 465

12.2 时间 467

12.3 从时间域认识非晶物质 473

12.4 非晶物质和时间的关系 482

12.4.1 非晶物质定义和时间的关系 482

12.4.2 时间和玻璃转变的关系 483

12.4.3 时间和非晶形成能力的关系 486

12.4.4 时间和非晶动力学的关系 487

12.4.5 时间和流变及力学性能的关系 489

12.4.6 时间和稳定性 494

12.4.7 时间和非晶物质非平衡复杂性的关系 497

12.4.8 非晶物质与时间相关的重要公式集 498

12.5 超长时间尺度下非晶物质的运动 502

12.6 相对论时间尺度下的非晶物质 504

12.7 非晶物质的时间调控 507

12.8 小结和讨论 509

参考文献 510