Fracture initiation in silicate glasses via a universal shear localization mechanism
ESPCI Paris, PSL University, CNRS, Sorbonne University（巴黎高等物理化工学院、PSL大学、法国国家科学研究中心、索邦大学）；Nippon Electric Glass（日本电气玻璃株式会社）；CNRS, INSA Lyon（法国国家科学研究中心、里昂国立应用科学学院）
研究通过实验和分子动力学模拟揭示了硅酸盐玻璃中剪切流对断裂起始的关键作用，并发现其与断裂局部化现象存在显著关联。
2026-01-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Colossal photostructural changes in chalcogenide glasses. Athermal photoinduced polymerization in AsxS100-x bulk glasses revealed by near-bandgap Raman scattering
近带隙拉曼散射被用来诱导和研究AsxS 100-x块体玻璃的光致结构变化，揭示了一种新的光致聚合效应。拉曼光谱也记录在非共振条件下允许的平衡玻璃结构和亚稳态照明引起的一个详细的比较。结果表明，在富S玻璃结构的变化涉及非热断裂的S8环和它们的聚合到Sn链。参与这种效应的键的分数是令人惊讶的高，是一个数量级高于相应的分数报告到现在为止，在硫族玻璃的光结构研究。
2009-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Disentangling interatomic repulsion and anharmonicity in the viscosity and fragility of glasses
在玻璃化转变的推挤模型中，弛豫时间和粘度与局部笼刚度有关。这种方法可以扩展到原子水平的原子间相互作用，或潜在的平均力。我们将这种方法应用于真实的金属玻璃形成者和模型Lennard-Jones玻璃。该分析的主要结果是，在金属玻璃中，热膨胀贡献主要与组成无关，并且与原子间排斥无关：因此，脆性随着原子间排斥陡度的增加而增加。在Lennard-Jones玻璃中，情况正好相反：热膨胀和原子间的排斥作用是强相关的，并且随着排斥陡度的增加，脆性降低。这个框架允许人们区分“软原子制造坚固玻璃”的系统和“软原子制造脆弱玻璃”的系统。因此，它开辟了一条道路，为理性的，原子式的调整的脆弱性和粘度的广泛不同的玻璃形成材料的所有方式从强大到脆弱。
2017-03-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.soft
A microscopic continuum model for defect dynamics in metallic glasses
受几何挫折的玻璃占拓扑理论的结果，我们开发了最简单的可能的连续介质力学模型的缺陷动力学的金属玻璃，占拓扑，充满活力，和动力学的想法。该模型的目的是对这种材料的塑性的微观理解的发展。我们讨论了预期的预测能力的模型相对于一些观察到的金属玻璃的物理行为。
2016-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale Deformation Process of Glasses Unveiled by Stress-induced Structural Anisotropy
由于玻璃结构的无序性质，实验解决变形玻璃的原子尺度结构变化仍然具有挑战性。在这里，我们表明，热机械变形后，结构各向异性成为不同类型玻璃（金属玻璃、氧化物玻璃、非晶硒和聚合物玻璃）的一般标志，并且与检测到的局部非仿射原子位移高度相关。高能X射线衍射技术。通过分析各向异性对密度函数，我们揭示了原子水平的机制负责的塑性流动，这显着不同的金属玻璃和共价玻璃。金属玻璃中的结构重排是通过切割和形成原子键来介导的，这发生在嵌入弹性基质中的一些局部非弹性区域中，而共价玻璃中的结构重排是通过原子键或链的旋转来介导的，而键长没有改变，这以较少的局部方式发生。
2022-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Brittle to ductile transitions in glasses: Roles of soft defects and loading geometry
了解玻璃的断裂韧性对科学和技术是至关重要的。我们在这里研究它使用广泛的原子模拟，其中的相互作用势，玻璃化转变冷却速率和加载几何形状系统地变化，模仿广泛的实验可访问的属性。通过$A_{\rm g}$对玻璃的非平衡机械无序进行量化，$A_{\rm g}$是非声子激发的普遍谱的无量纲前因子，其测量影响塑性变形的软玻璃缺陷的丰度。我们表明，虽然脆韧性转变可能会引起减少冷却速率，导致减少$A_{\rm g}$，ISO- $\!A_{\rm g}$玻璃是脆性或韧性取决于泊松收缩的程度下无约束的单轴拉伸。使用约束张力消除泊松收缩揭示了iso- $\!A_{\rm g}$玻璃具有相似的韧性，并且在这些条件下改变$A_{\rm g}$导致显著的韧性变化。我们的研究结果突出了软缺陷和加载几何形状（影响缺陷的激活）在玻璃韧性中所起的作用。
2021-03-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Yielding behavior of glasses under asymmetric cyclic deformation
我们考虑的屈服行为的模型玻璃进行不对称的循环剪切变形，其中施加的应变在0和最大值$γ_{\rm max}$之间变化，并研究其依赖于退火的玻璃和系统尺寸的程度。退火良好的玻璃（不像退火不良的玻璃）的屈服行为显示显着的差异，从对称的情况下，出现了一个中间应变制度与大量的塑性，但没有屈服。所观察到的行为是令人满意的捕获最近提出的模型。对于较大的系统尺寸，中间应变制度变窄，导致显着逆转的屈服应变退火。
2022-01-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A spin glass perspective on ferroic glasses
一系列铁性玻璃，磁性，极性，弛豫和应变玻璃，被认为是一起从自旋玻璃的角度。简单的数学建模提供了一个可能的概念统一，以支持相似的实验观察，而不考虑所有可能的复杂性和替代品。
2014-04-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Thermal properties of Ba3Ti3B2O12 glasses
采用传统的熔淬工艺制备了3BaO-3 TiO 2-B2 O3（BTBO）系统透明玻璃。差热分析（DTA）技术证实了淬火态样品为玻璃态。使用非等温DTA实验的热参数进行了评估。Kauzmann温度被认为是759 K的基础上的加热速率依赖的玻璃化转变和结晶温度。提出了这些玻璃和微晶玻璃的粘度随温度变化的理论关系式。
2010-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Extended elastic model for flow in metallic glasses
我们报告说，剪切模量和体积模量，不仅剪切模量，都是关键参数参与均匀和非均匀流动的金属玻璃。不同玻璃的流动活化能（ΔF）与平均摩尔体积Vm成比例，定义为流动活化能量密度ρ_E =ΔF/Vm，可表示为：D=（10 G +K）/11。扩展的弹性模型对理解金属玻璃的玻璃化转变和变形具有启发意义。
2010-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Poisson ratio and excess low-frequency vibrational states in glasses
在玻璃中，从Angell脆性对泊松比的依赖性出发[V.N.诺维科夫和A. P. Sokolov，Nature 431，961（2004）]，以及泊松比对原子堆积密度的依赖性[G. N. Greaves等人，Nat.板牙. 10，823（2011）]中，我们提出非均匀性主要是强玻璃（较低泊松比）中的密度波动和易碎玻璃（较高泊松比）中的剪切弹性波动。由于与德拜制度（玻色子峰）相比，低频振动模式的过剩与这些波动密切相关，我们建议它们在坚固的玻璃中是呼吸式的（体积变化），在脆弱的玻璃中是剪切式的（体积不变）。作为验证，它被证实，在强石英玻璃中的过剩模式主要是呼吸样的。此外，它示出，在一个强大的聚合物玻璃中的过剩的呼吸样模式被替换为剪切样模式下的静水压力，玻璃变得更加紧凑。
2013-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Temperature-Modulated Differential Scanning Calorimetry Analysis of High-Temperature Silicate Glasses
差示扫描量热法（DSC）是用于硅酸盐玻璃的最通用的探针之一，允许测定例如，转变温度（玻璃化、结晶化、熔化）和热容量的温度依赖性。然而，对于以重叠过渡和低灵敏度为特征的眼镜，这是由于富含SiO2的组合物在玻璃化转变期间热容变化小或高温下热电偶的灵敏度低。使用温度调制DSC（TM-DSC）可以克服这些挑战，该温度调制DSC能够分离重叠信号并以增加测量持续时间为代价提高灵敏度。
2018-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Modelling the linear viscoelastic behavior of silicate glasses near the glass transition point
本文导出了玻璃在小应变等温单轴变形时的粘弹性响应模型。玻璃被视为具有不同重排活化能的弛豫单元的系综。参考能量景观概念，重排过程被认为是一系列的跳跃的放松单位（被困在他们的潜在的能源景观）更高的能级。应力-应变关系是利用热力学热力学定律建立的。通过拟合多组分硅酸盐玻璃在玻璃化转变点附近几个温度下的扭转动态实验数据，找到了可调参数。
2002-05-17 cond-mat.mtrl-sci
On the Strength of Glasses
玻璃的显着强度检查使用玻璃转变的随机一级转变理论。该理论预测，强度不仅取决于弹性模量，还取决于玻璃制备时冻结的构型能。负责过冷液体的高粘度的类型的合作重排的应力催化定量地占测量强度的范围内的金属玻璃，二氧化硅和聚合物玻璃。
2012-07-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Theory of pressure-induced rejuvenation and strain-hardening in metallic glasses
我们从理论上研究了高压对金属玻璃原子动力学的影响。该理论预测了压缩引起的再生和最近在金属玻璃中观察到的应变硬化。压力下的结构松弛主要由局部笼动力学控制。外加压力限制了原子的动力学约束，降低了原子的迁移率。此外，压缩诱导再生的亚稳态（局部最小值）在自由能景观中的较高能量。因此，压缩的金属玻璃可以再生，并且相应的弛豫是可逆的。这种行为导致机械变形实验中的应变硬化。理论预测与实验吻合得很好。
2020-10-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Atomistic insights into the mixed-alkali effect in phosphosilicate glasses
近年来，通过组成设计来定制生物活性玻璃的性质已经成为它们在医学应用中的广泛兴趣的主题，例如，组织再生了解氧化物玻璃中的混合碱效应（MAE）对于定制玻璃组合物以控制离子的迁移率以及因此取决于它的玻璃性质（例如离子释放、玻璃化转变温度和离子电导率）具有根本重要性。然而，大多数以前设计的生物活性玻璃是基于试错法，这是由于复杂的玻璃结构，这是不平凡的分析，因此，缺乏一个清晰的图片的玻璃结构在短期和中期秩序。因此，我们使用分子动力学模拟来研究使用MAE是否可以控制45 S5玻璃的生物活性和性质及其结构起源。我们发现，网络连接性，一个结构参数，通常用于访问硅酸盐玻璃的生物活性，不改变与锂或钾钠取代。相反，弹性模量表现出强烈的依赖于改性剂的类型，因为它们随着平均场强的增加而增加。类似地，玻璃元素的流动性受到用于取代Na的改性剂的类型的显著影响。的性质的变化进行了进一步讨论，并解释使用的变化在短期和中期的结构，给出以前的实验结果的证据。最后，我们强调的起源不存在的MAE，改性剂对玻璃的生物活性的影响，在预测氧化物玻璃的生物活性的动力学描述符的重要性，我们提供了必要的见解，在原子尺度上，需要进一步发展的生物活性玻璃。
2022-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic glasses and structural glasses: devitrification and a reentrant transition under CHUF protocol
Raveau小组最近的一篇论文声称，专门设计的CHUF测量协议可以显示磁性玻璃态的一个特殊特征。该协议，阐述和应用在我们的出版物，因为超过三年，允许建立通过宏观测量相共存，并区分亚稳态和稳定相（在共存的相分数之间的一阶磁过渡）的玻璃状逮捕状态。鉴于最近的报告的压力下的单原子锗的玻璃化，我们讨论了一个类似的CHUP协议的适用性，跨越逮捕的一阶结构转变的国家，特别是在建立玻璃化是部分或完全。
2011-11-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Universal Scaling Law of Glass Rheology
液体和玻璃之间原子结构的相似性激发了一个长期存在的假设，即玻璃的性质可能更像流体，而不是明显的固体。原则上，玻璃的性质可以通过测量流变学对玻璃状态下剪切应变速率的动态响应来表征。但由于玻璃的脆性和现有实验技术的限制，玻璃的动力学行为主要是在过冷液体状态下或在较窄速率范围内的玻璃状态下进行评价。因此，玻璃的性质还没有很好地阐明实验。在这里，我们报告的动态响应的剪切应力的剪切应变率的金属玻璃超过九个数量级的时间尺度，相当于数百年，由宽带应力松弛实验。在流体动力学的框架内，金属玻璃以及其他玻璃（包括硅酸盐玻璃和聚合物玻璃、颗粒材料、土壤、乳化剂甚至是火蚁聚集体）的全谱动态响应遵循普遍的标度律。此外，通用标度律提供了全面验证的猜想上的干扰相图，通过该系统的各种玻璃系统的动态行为可以统一在一个标题下的热力学参数的温度，体积和应力在轨迹空间。
2021-11-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
On the glass transition temperature in covalent glasses
给出了两类玻璃的玻璃化转变温度$T_g$与改性剂摩尔浓度$x$之间的关系式的简单证明：二元玻璃，其组成可用$X_nY_m+xM_pY_q$表示，其中^ $X$为第三族或第四族元素（例如B或Si、Ge），而$M_pY_q$是碱金属氧化物或硫属化物;接下来，$A_xB_{1-x}$类型的网络眼镜，例如$Ge_xSe_{1-x}$、$Si_xTe_{1-x}$等。在比较之后，该公式给出了修正的Gibbs-Di Marzio方程的参数$β$的精确表达式。
1998-09-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Ion-Exchange Strengthening of Glasses: Atomic Topology Matters
离子交换通常用于化学强化玻璃，通过在低于T $_g$温度下用较大原子替换小原子，从而诱导压缩应力。然而，所得到的玻璃的膨胀仍然低于由冷却玻璃的摩尔体积的差异预测的膨胀，这是一种仍然知之甚少的异常。在这里，基于分子动力学模拟的永久致密化的钠硅酸盐玻璃加上拓扑约束理论，我们表明，网络的刚性控制的扩张的程度。等静压网络，这是刚性的，但没有本征应力，表现出最大的膨胀，因此，似乎是一个有吸引力的选择，以提高玻璃的韧性。
2015-05-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Modeling Short-Range and Three-Membered Ring Structures in Lithium Borosilicate Glasses using Machine Learning Potential
锂硼硅酸盐（LBS）玻璃是一种典型的锂离子导电氧化物玻璃，可用于全固态黄油。然而，由于计算成本和再现玻璃微结构的不准确性，使用$ab$ $initio$（AIMD）和经典分子动力学（CMD）模拟的LBS玻璃的原子建模分别具有关键的限制。为了克服这些困难，在这项工作中研究了机器学习潜力（MLP），用于使用DeepMD建模LBS眼镜。通过这种MLP获得的玻璃结构具有四配位硼（$^4$ B）与实验数据和丰富的三元环的确认。与用功能力场构建的模型相比，尽管两个模型都包含了合理的$^4$ B，但模型在能量上更稳定。结果证实MLP优于含硼玻璃的建模，并解决了AIMD和CMD的固有缺点。本研究还讨论了MLP建模眼镜的一些局限性。
2022-11-29 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Glass former units and transport in ion-conducting network glasses
提出了一种新的理论方法，将结构信息与离子导电网络玻璃的输运性质联系起来。它依赖于对不同类型的玻璃形成单元和与它们相关的电荷的考虑。这些单位的组成的变化导致库仑陷阱的移动离子的重新分布，并在远程离子迁移率的后续变化。它还示出了如何测量的单元组成的变化可以解释热力学建模。理论进行了测试，对硼磷酸盐玻璃上的实验，并产生良好的协议与测量数据的组成变化的单位和活化能的变化。
2010-09-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Fracture Toughness of Metallic Glasses: Ductile-to-Brittle Transition?
对金属玻璃的断裂韧性，包括相关的韧脆转变的定量理解，还没有。在这里，我们使用一个简单的塑性形变的玻璃模型，再加上一个先进的欧拉水平集制定解决复杂的自由边界问题，计算金属玻璃的断裂韧性作为一个功能的结构松弛度对应于不同的退火时间附近的玻璃温度。我们的主要结果表明，充分放松的玻璃的弹塑性裂纹尖端的不稳定性的存在，导致在韧性的显着下降，我们解释为类似于实验观察的延性到脆性的转变。
2012-07-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
Ultrastable metallic glasses in silico
我们开发了一个通用的策略和简单的数值模型，多组分金属玻璃的交换蒙特卡罗算法可以产生高度稳定的平衡配置相当于实验系统冷却比传统的模拟慢$10^7$倍。这为更深入地了解金属玻璃的热力学、动力学和力学性能铺平了道路。作为第一个应用程序，我们大大扩展了配置熵测量的实验玻璃温度，并证明了一个质的变化的机械响应的金属玻璃的稳定性增加对脆性。
2020-10-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Comment on "Comment on: On the reality of residual entropies of glasses and disordered crystals" [J. Chem. Phys. 129, 067101 (2008)]
通过使用非常一般的参数，我们表明，在玻璃化转变的熵损失猜想违反热力学第二定律，必须拒绝。
2009-09-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Atomistic Modelling of Thermal-Cycling Rejuvenation in Metallic Glasses
金属玻璃在环境温度和低温温度之间的循环可以在更快冷却时诱导玻璃形成的高能态特征。这种再生是出乎意料的，因为它发生在小的宏观应变和远低于热致结构变化的温度，是重要的，例如，在改善塑性。分子动力学模拟阐明了热循环可以诱导弛豫（达到较低的能量）以及再生的机制。经过数十个循环的热循环驱动局部原子重排，逐渐擦除初始玻璃结构。这主要来自于每个热循环中的加热阶段，与金属玻璃中固有的结构异质性有关。虽然，特别是，在MD模拟的时间尺度比在物理实验中短，本模拟再现许多物理观察到的效果，这表明它们可能是有用的，在优化热循环调整金属玻璃和玻璃的性能一般。
2020-12-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Network-forming units, energy landscapes and conductivity activation energies in alkali borophosphate glasses: analytical approaches
离子导电玻璃建模的一个主要挑战是了解各种可能的化学成分和特定的结构特性如何影响离子传输量。在这里，我们重新审视和扩展碱金属硼磷酸盐玻璃的理论方法，其中电导率活化能的变化与硼酸盐磷酸盐的混合比有关的离子位点能量景观的修改。景观的变化是由不同的单位形成的玻璃状网络，这导致了移动碱离子的反电荷的空间重新分布。提出了计算网络形成剂单元浓度和活化能随玻璃组成变化的理论方法。几个碱金属硼磷酸盐玻璃的应用程序显示出良好的协议与实验数据。
2021-10-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Deep Learning Aided Rational Design of Oxide Glasses
尽管氧化物玻璃的广泛使用已经有几千年的历史，但这些材料中的成分-性质关系仍然知之甚少。虽然经验和基于物理的模型已被用于预测性质，但这些仍然限于少数选择的组合物或一系列玻璃。设计新的玻璃需要事先了解玻璃的组成如何决定其性能，如刚度，密度或加工性能。因此，由于缺乏通用的组成性质模型，用于目标应用的玻璃的加速设计仍然受到阻碍。在这里，我们使用深度学习，提出了一种合理设计氧化物玻璃的方法。利用包含多达37种氧化物成分和超过100，000种玻璃成分的大型玻璃数据集，我们开发了高保真深度神经网络，用于预测能够设计玻璃的八种属性，即密度，杨氏模量，剪切模量，硬度，玻璃化转变温度，热膨胀系数，液相线温度和折射率。这些模型是迄今为止开发的最广泛的模型，因为它们涵盖了整个人造玻璃成分范围。我们证明，在这里开发的模型表现出良好的可预测性，确保与实验观察密切一致。利用这些模型，我们开发了一系列新的设计图表，称为玻璃选择图表。这些图表通过识别同时满足两种或更多种组成和性能约束的独特组成，能够为目标应用合理设计功能玻璃。本文提出的通用设计方法可以催化机器学习辅助材料设计和发现，用于包括金属，陶瓷和蛋白质在内的一大类材料。
2019-12-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.data-an
Simple rules for the prediction of the value of the glass transition temperature in network glasses
在这封信中，我们给出了一组一般规则，允许预测的值的玻璃化转变温度$T_g$在网络玻璃。从吉布斯-迪马齐奥定律，它给出了一个非常普遍的温度和系统的平均配位数之间的关系，我们解释如何计算从玻璃的原子价，参数$β$在这个法律中使用。我们检查得到的expressiosn的有效性，并表明，它是可能的，以预测多组分硫系玻璃中的任何组合物的玻璃化转变温度。本文还讨论了分层结构存在的可能性。
1998-06-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
