Avalanche-like Plasticity in Complex Concentrated Alloys: A Review Across Scales
Charles University（查理大学）；University of Žilina（日利纳大学）
本综述跨尺度探讨复杂 concentrated 合金的雪崩类与锯齿状塑性，指出其锯齿状流动非单一现象，源于多种机制，未确立独特普适类，该类合金是可调控系统。
2026-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Avalanche-like lithium intercalation and intraparticle correlations in graphite
本研究通过原位光学显微镜和随机场伊辛模型，揭示石墨稀薄阶段锂嵌入的雪崩式相变行为，并开发时空分析方法，为理解层状电池材料提供新视角。
2025-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Avalanches and Plastic Flow in Crystal Plasticity: An Overview
晶体的可塑性是通过位错来调节的，位错在复杂的能量环境中形成了打结的结构。一旦它们解开并移动，它们也可能受到具有有限能量屏障或令人沮丧的远距离相互作用的永久障碍物的阻碍。这种复杂性的结果是位错雪崩的出现，作为纳米级固体中塑性流动的基本机制。虽然块体材料的变形行为看起来很平滑，但预测模型显然应该基于这些位错雪崩及其相关应变爆发的特征。我们在这里提供了一个全面的概述，实验观察，理论模型和计算方法，已经开发出解开多个方面的位错雪崩物理和现象，导致应变爆发晶体塑性。
2017-05-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
From avalanches to fluid flow: A continuous picture of grain dynamics down a heap
表面流动是通过稳定地将球形玻璃珠添加到堆的顶部来激发的。为了同时表征快速的单颗粒动力学和慢得多的集体流动的不稳定性，我们扩展光子相关光谱通过四阶时间相关性的散射光强度。我们发现，微观颗粒动力学过程中的雪崩是类似的连续流以上的过渡。我们还发现，有一个最小的干扰时间，甚至任意接近的过渡。
2000-05-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Submicron plasticity: yield stress, dislocation avalanches, and velocity distribution
在宏观晶体开始塑性流动时，存在一个定义明确的屈服应力，这是材料科学的基本观察结果之一。与宏观样品相反，在微米和纳米晶体中，应变以独特的、不可预测的突发方式积累，这使得受控的塑性成形相当困难。在这里，我们研究模拟，在二维和三维，塑性形变的亚微米物体在不断增加的压力。我们发现，虽然个别样品的应力-应变关系表现出跳跃，其平均值和平均偏差仍然指定一个定义明确的临界应力，我们确定与堵塞流动过渡。这种现象的统计背景进行了分析，通过短位错段的速度分布，揭示了一个普遍的立方衰减和外观的肩膀，由于位错雪崩。我们的结果有助于理解一系列不同物理系统所表现出的阻塞-流动转变。
2010-04-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Yield precursor dislocation avalanches in small crystals: the irreversibility transition
从弹性到塑性形变的过渡在晶体金属共享历史依赖性和标度不变的雪崩签名与其他非平衡系统在外部负载下：稀胶体悬浮液，塑性变形的非晶态固体，粒状材料，和基于位错的晶体模拟。这些其他系统表现出明显的类比加工硬化和屈服应力的过渡，与许多典型的经历纯弹性行为后，只有通过反复循环加载的“训练”;在这些其他系统的研究表明，幂律缩放的磁滞回线的范围和训练时间的峰值负荷接近所谓的可逆-不可逆转变（RIT）。在这里，我们发现，小晶体的变形共享这些关键特性：屈服和滞后在单轴压缩实验中的单晶铜纳米和微米柱反复循环加载下衰减。的振幅和衰减时间的产量前体雪崩发散的峰值应力接近每个支柱的破坏应力，幂律缩放几乎等同于RIT在其他非平衡系统。
2019-06-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Micron-scale deformation: a coupled in-situ study of strain bursts and acoustic emission
微米级晶体材料的塑性形变与块体材料有很大的不同，因为它的特征是随机应变突发。为了获得关于这种随机现象的详细图片，已经制造了微米尺寸的柱并在SEM的腔室中压缩。提出了一种改进的FIB制备方法，以获得非锥形微柱，并最大限度地控制其形状。开发的原位压缩装置允许高精度的样品定位和力/位移测量，具有高数据采样率。位错的集体雪崩式运动出现在应力-应变曲线上的应力下降。为了证实这些应力下降与位错活动直接相关，而不是与一些其他效应相关，在样品下安装了声发射换能器，以记录Al-5 Mg微柱的应变控制压缩测试期间发射的声活动。应力降和声发射信号之间的相关性表明，确实位错雪崩是负责的随机特性的变形过程。
2019-09-03 cond-mat.mtrl-sci
The Universality Class of Nano-Crystal Plasticity: Self-Organization and Localization in Discrete Dislocation Dynamics
尽管晶体和非晶系统中的微观缺陷特征不同，但塑性变形系统中雪崩行为的普适性已被广泛讨论。与无定形系统相反，结晶流动应力在高应变和/或加载速率下显著增加。我们进行模拟的二维离散位错动力学模型，最低限度地捕捉纳米晶变形的现象。在这个模型的背景下，我们证明了在大速率（> 1000/s）下位错塑性的经典速率依赖性，从根本上控制了系统的统计特性，因为它与位错成核竞争：在大速率下，该行为在统计上由“拖曳”移动位错的长程相关性主导。在小速率下，塑性局部化在小体积中占主导地位，并且发生雪崩行为的空间整合。
2018-10-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Report on Neural-like Criticality in Ag-based Nanoparticle Networks
本文研究了银基自组织纳米颗粒网络的电脉冲动力学，通过时间序列分析和三种独立估计验证了Ag、AgAu及Ag/ZrN网络中的雪崩临界性，表明其组成可调且适用于物理计算集成。
2025-05-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Serrated plastic flow in slowly-deforming complex concentrated alloys: universal signatures of dislocation avalanches
本研究针对高熵/中熵复杂合金塑性流动中的位错动力学问题，通过原子模拟分析面心立方NiCoCrFeMn和NiCoCr合金的位错雪崩，揭示了应力锯齿与滑移模式的关联及准静态区间的无标度等普适特征。
2023-10-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Slip avalanches in metallic glasses and granular matter reveal universal dynamics
材料变形的普适性是非常有趣的：如果存在普适的标度关系，它将以一种与材料无关的方式弥合从微观变形到宏观响应的差距。虽然变形纳米柱，大块金属玻璃和颗粒材料的力统计与平均场预测最近的协议支持普遍的标度关系的想法，在这里，我们第一次证明，普遍性超出了统计，并适用于滑移动力学。通过严格比较两个非常不同的系统，大块金属玻璃和粒状材料的统计和动力学的力量波动，我们清楚地建立了一个材料独立的普遍制度的变形。我们通过实验验证了预测的普遍尺度函数的时间演化的个人雪崩，并表明，无论是滑移统计和动力学是普遍的，即独立的尺度和细节的材料结构和相互作用。这些结果是重要的跨尺度和材料结构的实验结果在一个单一的变形理论。
2016-05-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Exactly solvable model of avalanches dynamics for Barkhausen crackling noise
本文综述了软铁磁材料中巴克豪森效应的研究现状。巴克豪森噪声（BN）是由磁畴与杂质和缺陷相互作用时的不连续运动产生的。BN是噼啪声噪声的众多例子之一，在具有非常相似特征的各种背景下产生，并且当系统以不稳定的方式响应平滑的外部强迫时发生。在所有噼啪作响的系统中，我们专注于BN，由于雪崩动力学的精确可解模型（称为ABBM模型），出现了一个完整而一致的图像，该模型最终用雪崩前沿速度的朗之万方程描述了系统。尽管ABBM模型很简单，但只要涉及到普适性质，它就能够准确地再现在大量磁性材料实验中观察到的现象。为了完成这幅图，并理解ABBM理论和实验之间长期存在的差异，否则它们会非常吻合，包括令人困惑的噪声脉冲的不对称形状，必须考虑微观细节，即涡流延迟的影响。这些效应可以被纳入模型中，并导致与壁相关的负有效质量的一阶近似。在理解BN的进展是潜在的其他爆裂系统相关的：一方面，ABBM模型原来是一个范式模型的雪崩动力学的普遍行为;另一方面，在噪声脉冲的不对称性的微观解释表明，惯性效应也可能是在其他爆裂系统中观察到的脉冲不对称性的起源。
2009-02-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Deciphering Acoustic Emission with Machine Learning
ELTE Eötvös Loránd University（厄特沃什·罗兰大学）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；Hochschule Karlsruhe - University of Applied Sciences (HKA)（卡尔斯鲁厄应用技术大学）
针对声发射数据与材料雪崩类事件特征关联的挑战，提出基于机器学习的方法，可从声发射数据推断微柱压缩试验中位错雪崩微观细节，实现力-时间响应预测且验证了试样尺寸迁移性。
2024-11-25 cond-mat.mtrl-sci cs.LG eess.SP
Potential energy landscape picture of zero-temperature avalanche criticality governing dynamics in supercooled liquids
Toyota Central R&D Labs., Inc.（丰田中央研究所）；D3 Center, The University of Osaka（大阪大学D3中心）；Department of Physics, The University of Osaka（大阪大学物理系）；Department of Physics, Nagoya University（名古屋大学物理系）；Division of Chemical Engineering, Graduate School of Engineering Science, The University of Osaka（大阪大学工学研究科化学工程专攻）
通过分子动力学模拟，研究揭示了超冷却液体中非平凡慢动力学可通过零温度崩塌临界性图景描述，提出统一解释模式耦合转变附近现象的潜在能景观模型。
2026-04-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Obstacles and sources in dislocation dynamics: Strengthening and statistics of abrupt plastic events in nanopillar compression
纳米柱的机械变形显示出与单晶体行为明显不同的特征：屈服强度随着尺寸减小而增加，并且塑性形变与应变爆发或/和应力下降（取决于加载条件）一起出现，其中随机性特征对材料制备和条件具有非常强的敏感性。这种现象的特征是一个悖论：虽然这些爆发类似于普遍的，广泛独立于材料条件，使用声发射（AE）技术在大块晶体中听到的噪音，但它们主要随着纳米柱的尺寸减小和强度增加而强烈出现。在本文中，我们提出了一个现实但最小的纳米柱弹塑性形变离散位错塑性模型，该模型与纳米柱压缩实验的主要实验观察结果一致，并为这一悖论提供了清晰的见解。随着样本量的增加，该模型自然地在纳米柱的典型渐进行为之间过渡到类似于大体积中尺度塑性的证据的行为。一致的强化，大的流动应力波动和临界雪崩的组合，只观察到在{ \it脱钉制度}的障碍是强得多的位错源，相反，当位错源强度变得可比障碍，然后屈服强度的尺寸效应是不存在的，但塑性雪崩动力学是非常普遍的，在整个样品宽度和纵横比尺度。最后，我们阐明的机制，导致我们的模型位错动力学之间的连接脱钉和尺寸效应。通过这种方式，我们的模型建立了一种统一尺度上机械变形统计方面的方法。
2016-06-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Probing microplasticity in small scale FCC crystals via Dynamic Mechanical Analysis
在小尺度金属系统中，集体位错活动与强度的尺寸效应以及单轴压缩和拉伸下的阶梯状塑性响应相关。屈服和塑性流动在这些样品中往往伴随着多个位错雪崩的出现。位错在屈服前可能是活跃的，但由于检测设备中固有的仪器噪声，它们的活动通常无法辨别。我们应用交流（AC）负载扰动通过动态力学分析（DMA）在准静态单轴压缩实验单晶铜纳米柱直径为500 nm，并计算动态模量在频率0.1，0.3，1，和10 Hz下逐渐更高的静态负载，直到屈服。通过跟踪多个样品中的振荡应力-应变-时间序列的集体方面，我们观察到位错网络响应的一个不断发展的耗散分量，这意味着在全球预屈服制度从弹性行为到位错雪崩的过渡。我们假设，微塑性，这是与位错雪崩和缓慢的粘塑性松弛的组合，是驱动速率和准静态应力的动态模量的依赖性的原因。我们建立了一个连续介观位错动力学模型，计算了应力-应变的频率响应，得到了与实验观测一致的结果。我们的实验和模拟的结果提出了一个途径来辨别和量化相关的位错活动在变形晶体的预屈服制度。
2016-12-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Giant nonlinear optical responses from photon avalanching nanoparticles
雪崩现象利用陡峭的非线性动力学，从小扰动产生不成比例的高响应，并在许多事件和材料中发现，使技术包括光学相位共轭成像，红外量子计数和高效的上转换激光。然而，这些光学创新背后的光子雪崩（PA）机制仅在块状材料和聚集体中观察到，并且通常在低温下观察到，限制了其实用性和影响。在这里，我们报告了PA在室温下在单个纳米结构中的实现-小的，Tm掺杂的上转换纳米晶体-并展示了它们在最大生物透明度的光谱窗口内的近红外（NIR）波长处的超分辨率成像中的用途。雪崩纳米粒子（ANP）可以用连续波或脉冲激光泵浦，并表现出PA的所有定义特征。这些特征包括激发功率阈值，阈值上升时间长，以及比基态吸收大13，000倍的主要激发态吸收。在雪崩阈值之外，ANP发射与泵浦强度的26次方成非线性比例。这使得光子雪崩单束超分辨率成像（PASSI）的实现，仅使用简单的扫描共聚焦显微镜和任何计算分析之前，实现子70 nm的空间分辨率。将其陡峭的非线性与现有的超分辨率技术和计算方法相结合，ANP允许以更高的分辨率和大约1000像素成像。100-比其他探针可能的激发强度低一倍。ANP的低PA阈值和优异的光稳定性也表明它们在多种应用中的实用性，包括亚波长生物成像、IR检测、温度和压力转导、神经形态计算和量子光学。
2020-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
