我们终于接近解开玻璃令人困惑的强度之谜

窗玻璃或玻璃杯可能很容易破碎，但如果我们考虑其分子组成，固体玻璃实际上比技术上应有的硬度和强度要高得多。

现在，科学家们距离揭示这种秘密力量的来源又近了一步。

一项新的研究使用新设计的计算机模型来弄清楚玻璃中的原子粒子如何将其保持在一起，尽管缺乏传统的有序结构，但一项新的研究观察到，这些粒子可以在玻璃从玻璃完全冷却之前将承载力的骨架固定到位。不稳定的粘稠状态。

计算表明，在粘性玻璃内承受应变的颗粒骨架成功地达到了渗透阈值——在该阈值下，颗粒网络的密度足以支撑材料并保持其坚固。

当粒状材料被压缩得如此之多时，它会形成固体——例如，想象一下压实的沙粒——研究人员描述了所得的固体作为一个“堵塞的系统”。这些系统与冷却玻璃中发生的情况有一些相似之处，该团队使用他们的计算机模型来比较两者。

“在零温度下，由于其内部渗透网络，堵塞的系统将显示出应力的长程相关性，”物理学家华童说，来自中国上海交通大学。

“这个模拟表明，即使在玻璃完全冷却之前，情况也是如此。”

玻璃是一组的一部分无定形固体尽管在冷却状态下也具有同样的强度，但它们的原子和分子缺乏晶体中正常的长程有序和晶格图案。

相反，在总体混乱和无序的情况下，总体粒子的一小部分从微观角度承受了压力。然而，这些受力粒子首先需要在材料中扩散或渗透得足够远，这项研究强调了当材料经历玻璃化转变。

科学家解释说，这个关键网络中的粒子必须通过至少两个强键连接，此时可以形成将整个系统连接在一起的网络 - 即使大部分分子排列是无序的。

玻璃是科学家最感兴趣的材料之一，尤其是因为它会根据加热或冷却而发生很大的变化。它甚至可能代表一个新的物质状态在非常低的温度下。

研究甚至表明玻璃显然违反热力学定律，混淆了关于它在某些条件下应该如何表现的科学预测。所有这些发现使得对玻璃的研究不仅涉及玻璃本身，还涉及我们所理解的一切物理学上正确的。

发展得更坚韧、更严格、更耐用的玻璃它可用于从炊具到智能手机的各种产品，研究人员希望他们的发现能为这种材料带来新的、实用的创新，以及更详细的实验室测试。

“我们的研究结果可能为从机械角度更好地理解非晶态固体开辟一条道路。”物理学家田中元说，来自东京大学。

该研究发表于自然通讯。