本书分三卷，试图用科普的语言，以典型非晶物质如玻璃、非晶合金等为模型体系，系统阐述自然界中与气态、液态和固态并列的第四种常规物质——非晶物质的特征、性能、本质以及广泛和重要的应用，全面介绍了非晶物质科学中的新概念、新思想、新方法、新工艺、新材料、新问题、新模型和理论、奥秘、发展历史、研究概况和新进展，其中穿插了研究历史和精彩故事。本书力图把非晶物质放入一个更大的物质科学框架和图像中，放到材料研究和应用史中去介绍和讨论，让读者能从不同的角度和视野来全面了解非晶物质及其对科技发展和人类文明的影响。
样章试读
目录
- 目录
前言
第7章 非晶物质的弹性：认识非晶物质的钥匙 1
7.1 引言 3
7.2 物质的弹性和弹性模量概念及其物理本源 4
7.2.1 物质的弹性 4
7.2.2 弹性的表征——弹性模量 7
7.2.3 弹性模量的测量 13
7.2.4 弹性及弹性模量与时间、温度及压力的关系 21
7.3 非晶物质的弹性和模量 25
7.4 非晶物质模量与结构和特性的关系 37
7.4.1 弹性模量和结构的关联性 37
7.4.2 弹性模量和玻璃转变的关联 40
7.4.3 弹性模量和动力学的关联 42
7.4.4 弹性模量和非晶形成能力的关系 46
7.4.5 弹性模量和脆度系数m 的关系 49
7.5 非晶物质弹性模量和力学性能的关系 51
7.5.1 弹性模量、强度和维氏硬度的关联 52
7.5.2 弹性模量和韧性与塑性的关联 54
7.5.3 弹性模量和断裂形貌的联系 56
7.6 小结和讨论 58
参考文献 59
第8章 非晶物质的流变及流变模型：万物皆流 63
8.1 引言 65
8.2 非晶物质流变的定义 70
8.3 非晶物质在受迫条件下的流变 72
8.3.1 非晶物质在温度下的流变 74
8.3.2 非晶物质在应力作用下的流变 81
8.3.3 非晶物质流变的经典模型 87
8.4 非晶物质流变和玻璃转变、动力学、塑性形变的关联性 95
8.4.1 弛豫单元和形变单元的关联 95
8.4.2 玻璃转变和塑性形变的关联 97
8.5 非晶物质流变的非平衡时空特征及复杂性 105
8.5.1 非晶体系和时间的关系 105
8.5.2 非晶物质流变的激活能 108
8.5.3 非晶物质流变的复杂性 110
8.6 有趣的非晶体系流变的例子 118
8.7 非晶物质流变的弹性模型 122
8.7.1 弹性模型的基本思想和假设 122
8.7.2 过冷液体流动的“挤推”模型 124
8.7.3 协作剪切模型 124
8.7.4 扩展的弹性模型 125
8.8 小结和讨论 133
参考文献 134
第9章 非晶物质流变的结构起源：流变单元 141
9.1 引言 143
9.2 非晶物质流变有没有结构起源 144
9.2.1 非晶物质微观结构及动力学非均匀性 145
9.2.2 流变事件和非均匀性的关系 150
9.3 什么是流变单元 153
9.3.1 结构缺陷 153
9.3.2 流变单元的定义和图像 155
9.4 流变单元的本构关系 162
9.5 流变单元的性质及演化 169
9.5.1 流变单元与动力学不均匀性 172
9.5.2 流变单元和自由体积的关系 176
9.5.3 流变单元的激活与演化 180
9.6 流变单元与动力学及性能的关联性 193
9.6.1 流变单元与动力学的关联 194
9.6.2 流变单元和弹性模量的关联 198
9.6.3 流变单元和非晶物质强度的关联 200
9.6.4 流变单元和其他力学性质的关系 202
9.7 基于流变单元的非晶材料性能调控 206
9.8 流变单元和理想非晶态 211
9.8.1 流变单元和理想非晶的关系 212
9.8.2 理想非晶态的探索 214
9.8.3 负流变单元 215
9.9 非晶物质流变的物理图像 216
9.10 流变单元模型存在的问题 218
9.11 小结和讨论 218
参考文献 220
第10章 非晶物质的动力学：原子分子的舞蹈 227
10.1 引言 229
10.1.1 物质从气态凝聚到非晶态的动力学图像 230
10.1.2 非晶物质不同温度区间的动力学 233
10.2 动力学的基本概念 234
10.3 非晶物质动力学研究测量方法 240
10.3.1 介电谱仪 240
10.3.2 动态力学分析测试 241
10.3.3 芯轴缠绕应力弛豫法 245
10.3.4 量热方法 246
10.3.5 表面动力学测量方法 249
10.3.6 低温比热方法 253
10.3.7 X射线光子关联谱 255
10.3.8 自由电子激光装置 257
10.3.9 阿秒光脉冲激光装置 258
10.4 非晶物质多重动力学弛豫谱 259
10.5 非晶物质动力学的主要特征 261
10.5.1 骤停现象 261
10.5.2 弛豫模式的解耦 267
10.5.3 三个“非” 269
10.5.4 弛豫时间的发散 271
10.5.5 缓慢弛豫行为 271
10.5.6 记忆效应 274
10.6 非晶物质主要动力学模式：α弛豫 275
10.6.1 什么是α弛豫 275
10.6.2 α弛豫的主要特征 277
10.6.3 α弛豫和物性的关联 290
10.7 非晶物质局域动力学过程：慢β弛豫 291
10.7.1 什么是β弛豫 291
10.7.2 β弛豫的主要特征 293
10.7.3 影响β弛豫的主要因素 301
10.7.4 β弛豫和非晶物质特性的关联 307
10.7.5 β弛豫和非晶物质性能的关联 312
10.7.6 β弛豫的机制 319
10.8 快动力学模式 323
10.8.1 快β弛豫的描述 324
10.8.2 快β弛豫的特征 328
10.8.3 快β弛豫的机制 332
10.9 玻色峰和局域共振模——非晶物质的声音 332
10.9.1 玻色峰的描述 333
10.9.2 玻色峰的特征 334
10.9.3 影响玻色峰的因素 337
10.9.4 玻色峰与非晶物质特征和性能的关联 340
10.9.5 玻色峰的物理机制 346
10.10 其他动力学模式 350
10.11 非晶物质超长时间尺度下的动力学 351
10.11.1 非晶物质中宏观超长时间尺度反常动力学行为 352
10.11.2 超长时间尺度下原子间歇性弛豫行为 354
10.12 动力学模式的耦合 359
10.12.1 α弛豫和β弛豫的耦合 359
10.12.2 β弛豫和玻色峰的耦合 361
10.12.3 近恒定损失模式和慢弛豫的耦合 363
10.12.4 倪氏耦合模型 365
10.13 动力学模式和物理时效及回复的关系 367
10.13.1 动力学模式和物理时效的关系 367
10.13.2 各种动力学模式和回复的关系 370
10.14 非晶物质动力学的起源 374
10.14.1 动力学元激发 375
10.14.2 动力学的量子化效应 376
10.14.3 微观结构起源 378
10.15 研究动力学的意义 379
10.15.1 动力学对性能的调控作用 379
10.15.2 动力学和细胞运动 385
10.16 小结和讨论 387
参考文献 389
第11章 非晶物质的热力学：序和能量的竞争 405
11.1 引言 407
11.2 非晶物质的热力学特征 409
11.2.1 非平衡 410
11.2.2 玻璃转变的比热台阶 411
11.2.3 玻璃转变的过剩熵悖论 412
11.3 热力学玻璃转变 416
11.3.1 什么是热力学玻璃转变 416
11.3.2 热力学玻璃转变相变模型 418
11.4 热力学理想玻璃转变 420
11.5 非晶物质形成的热力学 423
11.6 非晶物质的熵、熵调控及熵模型 425
11.6.1 非晶物质的熵 425
11.6.2 非晶物质的熵调控 430
11.6.3 非晶物质的熵模型 433
11.7 非晶物质的比热 437
11.8 非晶物质的能量 441
11.9 非晶物质的相变 445
11.10 非晶物质的相分离 449
11.10.1 非晶物质相分离的热力学 450
11.10.2 非晶物质相分离的特征及机制 452
11.11 小结 456
参考文献 457
第12章 非晶物质与时间：非晶态的相对性 463
12.1 引言 465
12.2 时间 467
12.3 从时间域认识非晶物质 473
12.4 非晶物质和时间的关系 482
12.4.1 非晶物质定义和时间的关系 482
12.4.2 时间和玻璃转变的关系 483
12.4.3 时间和非晶形成能力的关系 486
12.4.4 时间和非晶动力学的关系 487
12.4.5 时间和流变及力学性能的关系 489
12.4.6 时间和稳定性 494
12.4.7 时间和非晶物质非平衡复杂性的关系 497
12.4.8 非晶物质与时间相关的重要公式集 498
12.5 超长时间尺度下非晶物质的运动 502
12.6 相对论时间尺度下的非晶物质 504
12.7 非晶物质的时间调控 507
12.8 小结和讨论 509
参考文献 510
京公网安备 11010102004214号