非晶物质的前沿发展现状与未来展望
柯海波1,周靖1,童星1,汪卫华1,2(1.松山湖材料实验室;2.中国科学院物理研究所)
摘要:中国嫦娥五号采回的月壤中发现了超过30% 的玻璃质成分,进一步证实非晶物质在宇宙中广泛存在,看似杂乱无章的非晶物质结构背后可能隐藏着拓扑序和不均匀性,因而非晶物质具有奇异的遗传、敏感和弛豫行为,表现出一系列优异物理化学特性,如极致的稳定性、超塑性、超强力学行为和优异软磁性能等。基于序调控和高通量技术开发出的新一代Zr 基、Fe 基非晶合金更是成功应用于如折叠手机铰链、新能源汽车电机等核心部件,非晶材料展现出不可替代的应用优势。非晶物质的未来发展应引入新的材料研发范式,重视工艺创新的重要性,推动多学科领域的交叉融合,发挥先进表征技术和大科学装置的优势,打造产学研用全链条创新模式,进而积极助力非晶材料与物理领域的快速发展,拓展其在高新技术领域的应用。
关键词:非晶物质;玻璃;非晶合金;序调控
目录介绍
1 无处不在的非晶物质
2 非晶物质的最新研究进展
2.1 非晶结构中独特的“序”
1) 长程无序
2) 短程有序
3) 拓扑序
4) 结构非均匀性
2.2 非晶物质奇异的特征行为
2.2.1 遗传性
2.2.2 敏感性
2.2.3 复杂的弛豫行为
2.3 非晶物质极致的性能
2.3.1 长期稳定性
2.3.2 超塑性
2.3.3 软磁特性
2.3.4 力学高强度与超耐磨
2.4 非晶物质带来的颠覆性(熵调控)
2.5 非晶应用展现的强生命力
3 非晶物质未来发展的挑战与建议
3.1 引入新的材料研发范式(材料基因、数据驱动)
3.2 重视工艺创新的重要性
3.3 推动非晶物质与其他学科领域的交叉融合
3.4 发挥先进表征技术及大科学装置的优势与作用
3.5 打造产学研用全链条创新模式
4 结语
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