Science：超实用！打不碎的玻璃，再也不用担心你的手机碎屏啦

研究亮点

氧化物玻璃是现代生活中不可或缺的一部分，但其实用性可能会受到室温下材料脆性的限制。11月15日，芬兰坦佩雷大学Erkka J. Frankberg和法国里昂大学的Lucile Joly-Pottuz等研究者们发表在Science上题为“Highly ductile amorphous oxide at room temperature and high strain rate”的研究工作给这一行业带来惊喜。研究表明通过粘性蠕变机制，非晶态氧化铝可以在室温和高应变率下永久变形而不会破裂。只要材料致密且无几何缺陷，这些薄膜就可以在室温下达到流动应力，并且可以塑性流动直至总伸长率达到100％。这项研究工作表明，低温下非晶氧化物的延展性比以前的观察结果高得多 这一发现可能有助于实现耐损伤玻璃材料以新方式做出贡献，为传统玻璃行业带来新曙光。并有可能改善诸如电子设备和电池等的机械电阻和可靠性。

图文解读

在该项研究成果中，作者提供的证据表明，在足够的负载下，可以在室温测量非晶态Al2O3（a-Al2O3）薄膜的粘度。此外，粘性蠕变机理可以引发大量且快速的永久松弛，而无需大量的热活化。即使远低于Tg，无机氧化物玻璃也处于过冷液态。一般在这些条件下，塑性松弛需要相当大的外部驱动力，但是该研究特别发现，即使在几秒到几纳秒的短时间内，这种行为也是可能的。

图1. 300 K时a-Al2O3粘性行为的实验和模拟程序

图2. 室温下α-Al2O3的机械响应：模拟和实验数据

图3. a-Al2O3在室温下随时间变化的流动行为：实验和模拟

图4. a-Al2O3中的可塑性机制

总而言之，该研究工作证明，α-Al2O3是一种比以前认为的更具韧性的材料。通过粘性蠕变机理产生的可塑性需要密集且无缺陷的玻璃网络，以及有效的活化能，该活化能满足足够的键转换活性。

玻璃可塑性可直接应用于薄膜中，例如电子产品和电池。另外，结果表明无定形氧化物具有用作高强度，耐损伤工程材料的潜力。为了实现这种潜力，人们面临开发制造和表征技术的挑战，这些技术使研究者能够控制原子结构和纳米级的材料缺陷。

原文链接：https://science.sciencemag.org/content/366/6467/864