Crystallization and non-crystallization of Lennard-Jones particles studied by molecular dynamics simulation
LJ（lattice Lennard-Jones）固体的优点、模拟体系的晶格识别以及液态和非晶态固体的微观结构是凝聚态物理和材料科学中的三个重要问题。采用分子动力学（MD）模拟方法，在不设定初始Bravais点阵的情况下，研究了LJ粒子的结晶和非结晶过程。为了识别模拟系统的Bravais晶格，提出了两个分布函数，一个粒子与其最近邻粒子之间的角度和粒子之间的距离。通过比较这两个分布函数与理想布拉菲点阵的分布函数，并检查模拟系统的粒子排列，可以进行最终的识别。我们的结果表明，模拟系统显示面心立方（fcc）晶格或六方密排（hcp）晶格。在结晶温度附近，非晶态体系的微观结构与LJ液体的相似，与晶态体系相比，不存在次近邻有序。本文提出了一种研究材料微观结构及其演化的新方法，为大规模粒子系统的分子动力学模拟奠定了基础。
2018-06-18 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Characterization of the Microstructure of Zirconolite-Based Glass-Ceramics
法国1991年12月的立法促进了对高放废物中长寿命放射性核素的强化分离和调节或嬗变的研究。在这一领域中，我们研究了锆英石基玻璃陶瓷，其中的结晶相（锆英石：CaZrTi 2 O 7），旨在优先纳入次要锕系元素是嵌入在玻璃状钙铝硅酸盐基质。在实验室规模下，母材玻璃的结晶通过两步热处理进行：成核阶段和生长阶段。本文介绍了结晶的演变，然后通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD），与晶体生长热处理的温度，在950度-1350摄氏度的范围内。
2007-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Crystallization of a supercooled liquid and of a glass - Ising model approach
利用蒙特卡罗模拟研究了具有四自旋相互作用的三维伊辛模型中的结晶过程。我们监测晶体的形态，将晶种放置在过冷液体中后生长。这种晶体中的缺陷构成了一个复杂而非常稳定的网络，它通过无张力的畴壁将各个畴分开。我们还表明，在连续加热过程中发生的玻璃相的结晶发生在一个加热速率依赖的温度。
2001-05-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Sustainable Pre-reduction of Ferromanganese Oxides with Hydrogen: Heating Rate-Dependent Reduction Pathways and Microstructure Evolution
本研究探讨了加热速率对天然Nchwaning铁锰矿石氢基预还原的影响，发现加热速率是控制还原路径、相分布和微观结构演变的关键参数，为优化可持续铁锰生产提供了重要见解。
2025-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Insight into the Induction Hardening Behavior of a New 0.40% C Microalloyed Steel: Effects of Initial Microstructure and Thermal Cycles
研究了一种新的热轧0.4wt.%使用Gleeble 3800模拟了具有上贝氏体和下贝氏体两种不同起始显微组织的碳钢。在1 - 500 °C/s范围内的加热速率对奥氏体晶粒尺寸分布的影响已被合理化。膨胀法与扫描电子显微镜结合电子背散射衍射分析和热力学模拟提供了对在不同加热速率下运行的奥氏体形成机制的深入了解。确定了再结晶过程中奥氏体形成的两种主要机制：扩散和无扩散（块状）。在常规（1-5 °C/s）和快速（10-50 °C/s）加热速率下，奥氏体形成机制和动力学由扩散控制，而在超快加热速率（100-500 °C/s）下，奥氏体的形成开始于扩散控制，但后来被大量转变机制所取代。全面的热力学描述的影响奥氏体形成的铁素体进行了讨论。最细的奥氏体晶粒尺寸和最高的最终硬度通过以50 °C/s的加热速率处理至850 °C的奥氏体化温度然后以60 °C/s冷却的下贝氏体起始显微组织来实现。感应淬火，加热速度，渗碳体溶解，原始奥氏体晶粒度，膨胀法
2019-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Manipulating Semicrystalline Polymers in Confinement
由于纳米级聚合物结构的最终性质在很大程度上取决于受限聚合物的固态微观结构，因此不仅要了解聚合物的微观结构在纳米级限制下如何发展，而且还要建立操纵它的方法。其允许控制聚合物纳米结构的固化。首先，我们表明，超分子成核剂可以很容易地用来修改限制聚偏氟乙烯（PVDF）的结晶动力学。此外，我们证明，传统上不受成核剂，如晶体的取向，可以调整与应用的结晶温度的微观结构特征。有趣的是，我们还表明，高的结晶温度和长的退火时间诱导形成的改性PVDF，从而使简单的生产铁/压电纳米结构。我们预计，这里提出的方法可以为加工具有定制特性和功能的聚合物基纳米结构开辟大量新的可能性。
2017-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Glass Transition of the Phase Change Material AIST and its Impact on Crystallization
工程相变材料（PCM），以实现卓越的数据存储设备需要详细了解结晶动力学及其温度依赖性。从玻璃相结晶和从过冷液体（UCL）结晶的温度依赖性明显不同。因此，了解结晶发生的相对于预测切换能力是必要的。在这里，我们测量的玻璃态动力学和结晶动力学使用量热法的加热速率跨越六个数量级。我们的研究结果表明，突出的PCM（Ag，In）掺杂的Sb 2 Te（AIST）表现出从玻璃相结晶从UCL结晶在5,000 K/s的临界升温速率的变化。在玻璃化转变以上，结晶的活化能急剧变化，使得能够在升高的温度下快速结晶。
2021-03-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Effect of the parameters of bimodal microstructure on the mechanical properties of alumina: A case of sintering regime effects
Lobachevsky University（洛巴切夫斯基大学）
研究双模微观结构参数对氧化铝力学性能的影响，通过不同烧结制度优化陶瓷的硬度、断裂韧性及强度。
2026-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Competing crystallization pathways and cold crystallization kinetics in 10OS5 liquid crystal
Institute of Nuclear Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院核物理研究所）；Faculty of Science, University of Siedlce（谢德尔采大学理学院）；Research Center for Thermal and Entropic Science, Graduate School of Science, Osaka University（大阪大学理学研究科热与熵科学研究中心）
研究10OS5液晶在不同温度程序下的结晶动力学与玻璃形成性质，采用Avrami模型、Augis-Bennett方法和等转化法，揭示冷结晶过程中能量释放可通过热历史调节，为热能存储应用提供候选材料。
2026-05-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Phase selection and microstructure of slowly solidified Al-Cu-Fe alloys
寻找制备大块单相准晶Al-Cu-Fe合金的有效方法是目前的一个重要课题。解决这一问题的关键是了解该系统中相形成的机制。本文研究了不同成分的Al-Cu-Fe合金在缓慢凝固过程中的晶化顺序以及固相形成的条件。用差热分析方法建立了过冷度的浓度依赖关系。这些实验结果进行了比较，从\textit{ab initio}分子动力学模拟确定的液体状态的化学短程顺序的数据。我们观察到Al-Cu-Fe合金中原子间相互作用的主要特征在液态和固态下是相似的，它们在i相成分附近发生变化。在i相从熔体形成的浓度区，过冷度和结晶特性都取决于冷却前熔体的温度。
2019-06-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Ultrafast crystallization and sintering of Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3 glass and its impact on ion conduction
Li1.5Al0.5Ge1.5（PO 4）3（LAGP）是下一代全固态锂电池最有前途的固体电解质之一。然而，制备LAGP电解质是时间和能量密集型的。在这项工作中，LAGP玻璃态粉末在对连续工业过程有吸引力的条件下（即，环境压力和大气）。UHS的快速加热速率特性显著延迟结晶，潜在地解耦结晶和烧结。此外，EIS表征表明，LAGP烧结和结晶UHS的离子电导率为1.15 × 10-4 S/cm，略低于常规退火样品（1.75 × 10-4 S/cm）。较低的电导率可归因于较差的晶粒间接触。为了克服这个问题，使用诸如B2 O3和Li 3BO 3的添加剂，导致LAGP+ lwt % B2 O3和LAGP+ lwt % Li 3BO 3的晶界电导率分别比LAGP高2倍和5倍。总的来说，这项工作提供了深入了解UHS烧结对LAGP Li+传导机制的影响。
2022-11-15 cond-mat.mtrl-sci
The glass transition and crystallization kinetic studies on BaNaB9O15 glasses
采用传统的熔融淬冷技术制备了BaNaB9O15（BNBO）透明玻璃。通过X射线粉末衍射（XRD）和差示扫描量热法（DSC）分别证实了淬火态样品的非晶态和玻璃态性质。在非等温条件下，使用DSC的玻璃化转变和结晶参数进行了评估。讨论了升温速率相关的玻璃化转变与晶化温度之间的关系，并推导出BNBO玻璃板和粉末样品的Kauzmann温度。板和粉末样品的Kauzmann温度值分别为776 K和768 K。采用非近似法计算了BNBO玻璃样品的析晶动力学参数。研究了样品厚度对BNBO玻璃析晶动力学的影响。
2009-09-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Study of the glass transition in the amorphous interlamellar phase of highly crystallized poly(ethylene terephthalate)
聚对苯二甲酸乙二酯（PET）是一种半结晶聚合物，可以从非晶态加热到不同程度的结晶。即使当初级结晶已经完成，二次结晶可以发生进一步退火和修改的非晶层间相的特性。在这项工作中，我们研究了高度结晶的PET的玻璃化转变，并以何种方式通过二次结晶改性。将无定形PET样品在140 ℃和180 ℃之间的温度下退火4小时。用差示扫描量热法监测二次晶化过程，用热激去极化电流法研究剩余层间非晶相的玻璃化转变。采用非等温窗口极化来解决具有明确定义的弛豫时间的模式中的弛豫，随后将其调整为几个标准模型。对实验结果的分析表明，协同效应在层间非晶区有很大程度的降低。结晶温度上的模式的演变表明，大规模的运动逐渐取代更本地化的，具有更高的频率，因为结晶发生在更高的温度。因此，对于较高的退火温度，非晶层间相的玻璃化转变温度趋于较低值。的玻璃化转变的量热扫描的演变模拟从所获得的结果，并显示出相同的行为。这些结果的解释方面，目前的看法有关二次结晶进行了讨论。
2010-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Percolation-driven $β$ -relaxation enables resonant acceleration of crystallization in amorphous phase-change materials
Wuhan National High Magnetic Field Center and School of Physics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理学院）；Institute of Physics (IA), RWTH Aachen University（亚琛工业大学物理研究所）；Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik II (IWE II), RWTH Aachen University（亚琛大学电气工程材料研究所II）；Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik I (IWEI), RWTH Aachen University（亚琛大学电气工程材料研究所I）；Center for Alloy Innovation and Design (CAID), State Key Laboratory for Mechanical Behavior of Materials, Xi’an Jiaotong University（西安交通大学材料力学行为国家重点实验室合金创新与设计中心）；Department of Chemistry, Aarhus University（奥胡斯大学化学系）；CENSEMAT Center for Sustainable Energy Materials, Aarhus University（奥胡斯大学可持续能源材料中心）
通过共振激发β-弛豫，利用介电弛豫驱动的原子渗透加速非晶相变材料结晶过程。
2026-03-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Crystallization behaviors in superionic conductor Na$_3$PS$_4$
由于锂资源有限，使用钠的全固态电池是下一代可充电电池的有希望的候选者。实用的钠电池需要具有高导电性的电解质。通过使通过球磨合成的无定形Na $_3$ PS $_4$结晶，获得表现出超过10 $^{-4}$ S cm $^{-1}$的高电导率的立方Na $_3$ PS $_4$。无定形Na $_3$ PS $_4$以立方结构结晶，然后在加热时转化为四元相。在这项研究中，通过透射电子显微镜原位观察表明，在从立方相到四方相的过渡过程中，微晶尺寸急剧增加。此外，电子衍射分析表明，无定形域和纳米尺寸的微晶共存的立方Na $_3$ PS $_4$标本，而四相含有微米尺寸的微晶。纳米尺寸的微晶和由微晶和无定形域形成的复合物是最有可能负责的立方Na $_3$ PS $_4$标本中的电导率的增加。
2021-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of Glassy Carbon Microstructure: In Situ Transmission Electron Microscopy of the Pyrolysis Process
玻璃碳是从聚合物热解获得的元素碳的富含石墨烯的形式，其由三维排列的弯曲石墨烯片段以及无序碳和空隙的部分组成。热解包括在惰性气氛下将聚合物逐渐加热至900 ℃以上，然后冷却至室温。在这里，我们报告的实验方法进行原位高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM）的直接可视化的微观结构演变的热解聚合物在500-1200摄氏度的温度范围内。与现有的玻璃碳微观结构模型的结果进行了比较。所报告的实验在80 kV加速电压下进行，使用基于MEMS的加热芯片作为样品基板，以最小化任何不期望的光束损伤或样品制备诱导的变换。结果表明，所产生的石墨烯碎片内的几何形状，膨胀和原子排列不断变化，并且中间结构为玻璃碳的演变提供了重要线索。对热解过程的完整理解将允许对前体聚合物进行特定的一般过程调整，以获得具有预定义性质的玻璃碳。
2018-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Influence of P2O5 and SiO2 addition on the phase, microstructure, and electrical properties of KNbO3
在这方面的贡献，P2 O 5和SiO2的添加对相，显微结构和KNbO 3的电性能的影响进行了研究。通过混合氧化物法制备了通式为（1-x）KNbO 3·xP 2 O 5（x = 0.03，0.05）和（1-x）KNbO 3·xSiO 2（x = 0.1）的样品粉末。通过TG/DTA研究了混合研磨的粉末的热行为，其显示在30 < T < 1200 ℃的温度范围内的总重量损失为33.4wt%，并且在约795 ℃下发生结晶相变。结果表明，P_2O_5作为烧结助剂，可使KNbO_3的烧结温度降低约30 ℃，并促进KNbO_3的致密化。使用X-射线衍射表征在加工的各个阶段的样品组合物。在T < 1020 C烧结的样品显示主要是KNbO 3，同时有一对低强度的K3 NbO 4峰作为第二相。（1-x）KNbO_3·xSiO_2（x = 0.1）样品的SEM图像显示，随着烧结温度从1000 ℃升高到1020 ℃，平均晶粒尺寸从3.76 μ m略微增加到3.86 μ m。由于P2 O 5和SiO2的加入以及所施加的AC信号的频率，观察到介电常数和损耗角正切的强烈变化。
2018-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Chemical segregation in Ge2Sb2Te5 thin films during in-situ heating
碲化锗锑由于其合适的结晶温度、非晶与结晶电阻对比度以及非晶相的稳定性而成为电子存储器中使用和研究最多的相变材料。在这项工作中，在30 nm厚的Ge 2 Sb 2 Te 5薄膜在加热过程中的透射电子显微镜内的Ge的偏析进行了观察和表征。Ge 2Sb 2 Te 5膜使用溅射沉积在Protochips Fusion支架上，并在大气中不加盖放置约四个月。氧结合在膜内发挥了显着的作用，在观察到的化学偏析，导致在非晶锗-O晶界和Sb和Te丰富的结晶域。当相变材料与集成器件中的绝缘氧化物层接合时，可能发生这种成分变化，并且会显著影响其电学和热学性质。
2020-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Crystallization Behavior of ZBLAN Glass Under Combined Thermal and Vibrational Effects: Part II - COMSOL Simulation and Apparatus Redesign
Texas State University（德克萨斯州立大学）；Air Force Research Labs, Space Vehicles Directorate（空军研究实验室航天车辆管理局）
本文通过COMSOL有限元模拟与实验验证，揭示ZBLAN玻璃在振动下因间歇热接触导致不规则晶化的机制，并通过四度倾角装置改进实现均匀加热，建立了抗振动ZBLAN加工的预测框架。
2025-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Simulation of dendritic-eutectic growth with the phase-field method
本研究构建了可模拟树枝晶、共晶及二者耦合生长的相场模型，通过二维、三维模拟探究了成分、加工条件等对微观组织的影响，填补了两类组织耦合生长研究的空白。
2024-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Effect of grain boundary state and grain size on the microstructure and mechanical properties of alumina obtained by SPS: A case of the amorphous layer on particle surface
研究了不同加热方式和升温速率对超细氧化铝粉末收缩动力学的影响。研究对象包括（i）亚微米α-Al_2 O_3粉末，（ii）颗粒表面具有非晶层的亚微米α-Al_2 O_3粉末，（iii）细α-Al_2 O_3粉末。采用放电等离子烧结（SPS）技术制备氧化铝陶瓷试样。使用同样细的粉末（i）和（ii）来分析非晶层对烧结动力学的影响。粉末（i）和（iii）用于分析初始粒度对收缩动力学的影响。使用Young-Cutler和Coble模型分析收缩曲线。研究表明，亚微米粉末的烧结动力学是由晶界扩散强度决定的，细粉末的烧结动力学是由晶格和晶界同时扩散决定的。已经确定亚微米α-Al_2 O_3粉末表面上的非晶层影响SPS最后阶段的晶界迁移速率和Coble方程参数。已经提出，由在颗粒表面上具有非晶层的亚微米粉末烧结的氧化铝陶瓷的异常特性与在非晶层结晶期间形成的晶界处的缺陷浓度增加有关。
2022-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Partial crystallization in a Zr-based bulk metallic glass in selective laser melting
非晶态金属由于没有晶界和位错而具有优异的性能，因此很有希望用作结构材料。获得非晶态金属需要高冷却速率的淬火。在传统技术中，这是阻碍金属玻璃应用的相当大的尺寸限制的原因。增材制造（AM）不受尺寸限制。所谓的块体金属玻璃（BMG）合金具有极低的临界冷却速率，可用于AM。利用选择性激光熔化（SLM）技术制备Zr基非晶合金的研究已经证明了获得非晶态的可能性，但部分晶化是该技术的主要缺陷。本文旨在分析部分晶化的条件，并试图通过优化工艺参数来控制部分晶化。本文对Zr基非晶合金的单道SLM实验进行了全面的参数分析，结果表明，部分晶化的条件是最佳的。观察到的显微组织与由解析传热模型估算的激光冲击区温度场和热循环有关。在激光轨迹的截面上，该模型与实验结果吻合较好，在重熔区的周围有一个环形的较暗的结晶区，在重熔区的中心有一个亮区，在重熔区的周围有一个环形的较暗的结晶区区域尺寸与激光功率和扫描速度的关系。激光处理前存在于基体中的初生晶体夹杂物似乎在激光熔化时溶解。重熔区的平均冷却速率远大于临界冷却速率。因此，不期望均匀形核。然而，理论上估计的结晶时间足以在热量中进行相当大的晶体生长-原生结晶包裹体和晶核未完全溶解的影响区
2022-11-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Crystallization Behavior of ZBLAN Glass Under Combined Thermal and Vibrational Effects: Part I -- Experimental Investigation
Texas State University（德克萨斯州立大学）；Air Force Research Labs, Space Vehicles Directorate（空军研究实验室，航天器管理局）
本研究通过可控热振实验系统探究振动对ZBLAN玻璃结晶行为的影响，证实振动可直接促进成核而非仅产生热效应，为氟化物玻璃结晶调控及后续相关研究提供实验基础。
2025-10-29 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Unraveling the Crystallization Kinetics of the Ge$_2$Sb$_2$Te$_5$ Phase Change Compound with a Machine-Learned Interatomic Potential
本文为Ge$_2$Sb$_2$Te$_5$开发了一种基于深度神经网络的机器学习原子间势，通过大规模分子动力学模拟揭示了其结晶动力学细节，为在真实器件尺度上模拟相变材料提供了可能。
2024-02-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
The Emergence of Photonic Crystalline Order and Time-Series Dynamics in NaCl Droplet Deposition
Jagiellonian University（雅盖隆大学）；AGH University of Krakow（克拉科夫AGH科技大学）
本研究通过多尺度实验，揭示了NaCl液滴在锗基底上蒸发时，扩散各向异性主导晶体结构尺寸，并形成一维光子晶体纳米结构，提出了NaCl等效高度作为统一度量，建立了预测蒸发液滴结晶行为的实验框架。
2026-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Morphology and structural properties of thin rubrene crystallites grown on graphite
该研究通过控制初始沉积、加热与分压，在HOPG上生长高迁移率红荧烯正交相，并分析其晶体生长习性、热稳定性及光降解。
2024-04-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
High heating rate effects in sintering: A phase-field study of La-doped alumina
本研究针对烧结工艺调控成本高的问题，采用结合新型粒子温度模型的多物理场相场求解器，首次模拟出含晶粒生长的高加热速率烧结前沿，模型与实验吻合良好，可用于新型材料烧结加热程序设计。
2025-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Solid phase epitaxial growth of the correlated-electron transparent conducting oxide SrVO3
采用固相外延法（SPE）从非晶层中晶化出具有高品质因数的SrVO 3薄膜，该薄膜可用作透明导体。使用SPE在SrTiO 3上结晶的外延SrVO 3膜对于60 nm厚的膜表现出2.5 × 10-5欧姆cm的室温电阻率、3.8的剩余电阻率比和0.5以上的可见光透射率。SrVO 3层在室温下使用射频溅射以非晶形式沉积，随后通过在受控气体环境中加热结晶。晶格参数和镶嵌角宽度的X射线反射从结晶的薄膜是一致的部分弛豫的应变导致的外延之间的不匹配SrVO 3和SrTiO 3。SPE的动力学的反射高能电子衍射研究表明，结晶发生通过热激活的结晶/非晶界面的传播，类似于SPE现象在其他钙钛矿氧化物。热力学计算的基础上密度泛函理论预测的温度和氧分压的条件下产生的SrVO 3相，并与实验相一致。在SPE中单独控制沉积和结晶条件为复杂几何形状和大面积透明导体的结晶提供了新的可能性。
2021-08-03 cond-mat.mtrl-sci
In situ synchrotron X-ray diffraction study of flash austenitization and process design insights in medium-Manganese steels for energy applications
University of Kassel（卡塞尔大学）；Technische Universität Bergakademie Freiberg（弗莱贝格工业大学）；Karlsruhe University of Applied Sciences (HKA)（卡尔斯鲁厄应用科学大学）；Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）
利用原位同步辐射X射线衍射研究闪速奥氏体化温度与初始组织对中锰钢奥氏体化动力学的影响，发现快速加热不足以完全奥氏体化，需短时保温，且最终阶段对温度不敏感。
2026-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Crystal Nucleation in Al-Ni Alloys: an Unsupervised Chemical and Topological Learning Approach
结晶是材料凝固的基本过程，决定了材料的微观结构。在原子尺度上的复杂现象的驱动下，它对合金的理解仍然是难以捉摸的。采用大尺度分子动力学模拟方法研究了典型过冷Al-Ni二元合金的均匀形核途径。一个无监督的拓扑学习分析表明，成核集首先从化学排序，其次是键取向排序的基础晶相。我们的研究结果还表明，不同的多晶型物的选择，这取决于组合物。Al 50 Ni 50的形核过程是一个单一的台阶，B2短程有序的出现，而Al 25 Ni 75的形核过程是一个向L12相的台阶形核过程。进一步讨论了纯Al和纯Ni对应物形核的影响。
2022-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Microstructure Design of Low-Melting-Point Alloy (LMPA)/ Polymer Composites for Dynamic Dry Adhesion Tuning in Soft Gripping
可调干粘附是柔顺操作的关键机制。夹持力主要来源于粘合剂复合材料和待夹持物体之间的范德华力，可以通过可逆地改变物理性质（例如，通过外部刺激改变复合材料的刚度）。最大夹持力Fmax及其可调性取决于夹持界面上的应力分布及其断裂动力学（在分离期间）等因素，而这些因素又由复合材料的微观结构决定。在这里，我们提出了一个计算框架的建模和设计的一类二元智能复合材料包含一个多孔的低熔点合金（LMPA）相和聚合物相，以实现理想的动态可调干粘附。特别是，我们采用空间关联函数来量化，建模和表示复杂的双连续的复合材料的微观结构，从现实的虚拟三维复合材料微观结构可以使用随机优化产生广泛的频谱。一个最近开发的体积补偿格子粒子（VCLP）方法，然后模拟动态界面断裂过程计算Fmax为不同的复合材料微观结构。我们专注于界面缺陷调谐（IDT）机制的复合材料，其中的热膨胀的LMPA相，由于焦耳加热的粘附界面上的小裂纹，随后导致脱离的夹具从对象由于界面断裂启用干粘附调谐。我们发现，在这里研究的最佳微观结构中，可以实现在LMPA相的热膨胀之前和之后的Fmax的10倍动态调谐。计算结果可为LMPA-聚合物复合材料的实验制备提供有价值的指导。
2020-02-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Isothermal Annealing of Shocked Zirconium: Stability of the Two-phase $α/ω$ Microstructure
在高压条件下，Zr经历从其环境平衡六方密堆积$α$相到六方$ω$相的相变。在恢复到环境条件时，材料显示滞后行为，保留大量的亚稳$ω$相。本研究提出了一种原位同步辐射X射线衍射分析的Zr样品冲击加载到压缩峰值应力为8和10.5 GPa，然后在443，463，483，和503 K的温度下退火。定量跟踪了退火过程中$α$相体积分数的变化，定性跟踪了退火过程中两相位错密度的变化。在加热时，$ω\toα$的逆转变不会完成，而是达到新的亚稳态。在较高温度下，初始转化速率较快。冲击加载到更高的峰值压力的样品经历了更高的初始转化率和更广泛的转化。在这两个阶段的位错含量被观察到是高的冲击样品。退火样品减少了两个相中的位错含量，在$ω$相中的减少较少，导致从$ω\toα$的转变受到$ω$相中位错结构的钉扎效应的限制的假设。电子背散射衍射分析证实，预期的$(0\;0\;0\;1)_α\parallel(1\;0\;\overline{1}\;1)_ω$和$[1\;0\;\overline{1}\;0]_α\parallel[1\;1\;\overline{2}\;\overline{3}]_ω$取向关系保持在退火期间的$α$相的成核和生长期间。\end{abstract}
2015-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Designing wake-up free ferroelectric capacitors based on the $\mathrm{HfO_2/ZrO_2}$ superlattice structure
针对铪基铁电电容器的唤醒问题，提出从Pt/ZrO₂界面侧加热的单向退火法制备HZO超晶格铁电电容器，实现无唤醒特性与27.4μC/cm²的2Pᵣ，该方法也适用于其他铪基铁电器件。
2022-06-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Finite Interface Dissipation Phase Field Modeling of Ni-Nb under Additive Manufacturing Conditions
在激光粉末床熔合（L-PBF）过程中，构建的零件经历多次快速加热-冷却循环，导致具有不均匀性能的复杂微观结构。在目前的工作中，一个计算框架，它弱耦合的有限元热模型的非平衡PF模型的发展，在L-PBF过程中的Ni-Nb合金的快速凝固组织进行了研究。利用该框架预测了不同工艺条件下获得的单道熔池显微组织中胞状偏析结构的形貌和尺寸的空间变化以及显微偏析。一个凝固图展示了作为温度梯度和生长速率的函数的微观结构特征的变化。一个平面的细胞过渡预测在大多数的锁眼模式熔池，而平面界面是占主导地位的传导模式熔池。预测的细胞偏析结构的形态和尺寸与实验测量结果吻合得很好。
2020-02-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Mutarotational Kinetics and Glass Transition of Lactose
我们报告的第一次实时原位和定量测量的变旋反应的乳糖在固态。实验用~（13）C NMR进行。我们表明，变旋开始加热的非晶态，并达到接近玻璃化转变温度Tg以上的化学平衡。当从稳定的晶态开始时，我们没有观察到这种转变。<alfa>和<beta>端基异构体的最终比例为1：1，这表明固态变旋反应途径的能量分布实际上不同于针对水溶液提出的机理。在结晶成相应的1：1分子化合物之前达到这种化学均分。这些新数据清楚地说明了化学分子性质，材料的物理状态和玻璃的弛豫动力学之间的相互关系。
2006-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Novel drying additives and their evaluation for self-flowing refractory castables
含有水硬性粘合剂的致密耐火浇注料的干燥步骤是一个关键过程，由于这种材料在其第一次热处理期间的高爆炸趋势，该过程通常需要使用缓慢的加热速率。因此，这项工作研究了替代添加剂的性能，以诱导与铝酸钙水泥（CAC）或水合氧化铝（HA）结合的自流高铝耐火浇注料更快，更安全的干燥。为此目的分析了以下材料：聚合物纤维、渗透性增强化合物（RefPac MIPORE 20）和有机添加剂（2-羟基丙酸的铝盐）。当使制备的浇注料经受2、5或20 ℃/min的加热速率时，评价固化样品的干燥行为和抗爆性，然后将获得的数据与干燥剂在不同温度下改善耐火材料的渗透性和机械强度水平的潜力相关联。所收集的结果证明，所选添加剂在优化CAC粘结的组合物的干燥行为方面更有效，而当铝基盐与少量CAC（0.5重量%）共混时，含HA的浇注料表现更好，这改变了粘合剂水合反应顺序并优化了所得微结构的渗透性水平。因此，在这项工作中评估的一些设计的组合物显示出改进的干燥行为，并且即使在高加热速率（20 ℃/min）下进行的测试期间也没有观察到爆炸。
2021-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Influence of Temperature, Pressure and Humidity on the Stabilities and Transitions Kinetics of the Various Polymorphs of FAPbI$_3$
本文用滞弹性、介电和X射线衍射方法研究了$_{3}$（FAPI，FA = formamidinium CH（$_{2}$）$_{2}^+$）不同晶型之间的相变。在低至0.2~GPa的压力下，样品变为橙色，这可以用部分转变为其它六方晶4 H和6 H来解释。根据已知的混合和无机钙钛矿ABX $_{3}$的各种多晶型物的稳定性，讨论了该现象，其中A阳离子较大，因此容许因子$t$较大。值得注意的是，FAPI在室温和更高温度下的行为类似于具有大$t$的钙钛矿，而仅在室温以下，其行为类似于具有小$t$的钙钛矿。通过少量的插层水增强了多晶型物之间的转化动力学。因此，似乎值得尝试通过控制少量的水来改善合成过程中的原子扩散和结晶，从而改善最终的光伏性能，在实现足够均匀和光滑的微结构之后，应彻底去除少量的水。
2020-10-20 cond-mat.mtrl-sci
