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▲与材料结构有关的虚构温度会显著影响金属玻璃的韧性。上图展示了不同虚构温度（从左到右递增）的金属玻璃的刻痕样品从脆性到延展性的变化，在凹槽前面的黄色标记区域显示了这一点。
块体金属玻璃（BMGs）是由复杂的多组分合金制成的一种材料，它们在高温下具有可塑性，在室温下则具有金属的强度。BMGs的性能归功于其独特的原子结构：当金属玻璃从液体冷却为固体时，其原子会随机排列，且不会像传统金属那样结晶。
几个世纪以来，研究人员一直对这种材料在转化过程中到底发生了什么感到困惑，此外，转化过程是如何影响其性能的也是未知。现在，8月16日发表在《自然通讯》杂志上的一项研究提供了关键信息。
由耶鲁大学机械工程与材料科学教授Jan Schroers领导的研究小组发现，这些谜题的关键在于一种被称为“虚构温度”（fictive temperature）的非标准量。虚构温度关注于材料的结构而不是热量。BMGs内部的结构在从液体到固体的转变过程中就在不断发生变化，反之亦然。“每次你稍微改变它的温度，整个结构——里面的每个原子——就会改变它的位置，” Schroers说。“这在传统的材料中根本不会发生。”
文章作者之一、以色列魏茨曼科学研究所的化学和生物物理学教授Eran Bouchbinder说：“我们注意到，普通温度所起的作用——热能或动能——关系不大。而结构变化——虚构温度——是非常重要的。”
这一发现代表了该领域的变革性突破，并且可以使BMGs的加工更可靠。要想在承重应用中广泛使用BMGs，关键是要始终如一地获得具有更大弹性的BMGs（即“断裂韧性”）。
研究人员将重点放在虚构温度上，他们开发了一种程序，使他们能够在材料转变为固体时控制其结构。
这项实验的负责人、研究生Jittisa Ketkaew说：“将易碎的玻璃变成延展性好、不断裂易弯曲的玻璃，几乎就像‘炼金术’。最让研究人员惊讶的是，逐渐变化的虚构温度带来了断裂韧性的巨大变化。”
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编译：Coke 审稿：alone 责编：张梦
期刊来源：《自然通讯》
期刊编号：2041-1723
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