应变玻璃“智能阻尼效应”及其物理机制的研究

应变玻璃是最近发现的玻璃现象，其本质是随机分布的纳米应变畴(短程有序的应变区域)的冻结状态(Phy. Rev. Lett., 2005)。应变玻璃可以显示出某些功能特性，如基于新机制的形状记忆与超弹性效应(Phy. Rev. Lett., 2006)和新阻尼效应。这些发现表明应变玻璃这一新领域在基础和应用研究方面都具有重要价值。然而，目前应变玻璃所显示出的功能特性并不多，其应用范围还有待于进一步拓展。本项目拟在已有的研究基础上，探索应变玻璃的新功能特性- - "智能阻尼效应"，即它能感知外力并作出相应的增强阻尼(减震能力)的响应。同时，在不同应变玻璃体系中验证这一现象的普遍性，探索其产生的条件和改性的方法。本项目还将以实验结果为基础，通过理论模拟研究应变玻璃"智能阻尼效应"的物理机制，为改善这一效应提供理论依据。最终实现拓展应变玻璃的功能特性和应用范围，开发新型智能阻尼材料的目的。

阻尼效应是将振动机械能转换成热能的一种物理特性，它具有减振功能，被广泛应用于交通运输、精密制造等领域。目前，改善阻尼效应的主要途径为改变材料的化学组分。如果能够利用外力来提高材料的阻尼值(称为智能阻尼效应)，将为阻尼特性的改善提供方便的途径。然而，目前很少有研究报道外力调控阻尼效应的工作。为此，本项目以应变玻璃体系为研究对象，研究了外应力对其阻尼效应的影响，并得到以下结论：. (1) 从实验上证实了Ti48.7Ni51.3应变玻璃具有智能阻尼效应，其阻尼峰随外应力的增加而增大。应变玻璃体系在低应力下只发生应变玻璃化转变；而在中等应力下，随着温度降低先经历应变玻璃化转变再经历马氏体相变；在高应力下，却只发生马氏体相变。外应力改变应变玻璃相变路径是导致其智能阻尼效应的起源。应变玻璃纳米应变畴的结构与其相应的应力诱发马氏体的结构不同时，能出现大的智能阻尼效应。. (2) 发现Ti50Ni45Fe5合金中存在介于普通马氏体和应变玻璃的中间态——过渡马氏体态； Ti50Ni44.5Fe5.5和Ni45Co10Mn20Ga25合金中存在应变玻璃到马氏体的自发相变，这些现象表明应变玻璃体系的相变行为是动力学和热力学因素相互竞争的结果。证明了Ni-Co-Mn-Ga合金系中存在新形态应变玻璃——铁磁应变玻璃。从应变玻璃的角度揭示了多功钛合金Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr-1.2O的Invar效应的起源。发现(Ca, La)TiO3系陶瓷材料中也存在应变玻璃化转变，并伴随着宽温域的阻尼峰。. 本项目在国际SCI期刊上共计发表论文12 篇，其中包括Scientific Reports 1篇、Acta materialia 1篇、Physical Review B 2 篇、Applied Physics Letters 3 篇、Journal of Alloys and Compounds 3篇、EPL 2篇。项目组成员参加学术会议5次并作报告。本项目的研究结果拓展了应变玻璃的功能特性和应用范围，并为设计新型智能阻尼材料提供了依据。