研究人员利用计算机模拟分析了非晶固体（玻璃）的硬度。
《自然通讯》杂志当地时间9月25日发文称，日本东京大学和上海交通大学的研究人员采用一种新的计算机模型，模拟了非晶态固体中的“承力粒子”网络。这些粒子赋予非晶态固体一定强度。该成果促使高强度玻璃材料（可运用于烹饪、工业及智能手机）相关研究取得新进展。
玻璃这样的非晶固体，虽然很脆且由不能形成有序晶格的颗粒构成，却依然具有惊人的强度和硬度。更让人感到意外的是，非晶结构还承受了巨大的非谐波动。
研究人员认为，玻璃的强度和硬度源自其内部的“承力粒子”网络，它覆盖整个固体，为整体结构提供支持力。这种分支型的动态网络就像一个骨架，防止材料“屈服”于压力——即使构成网络的“承力粒子”只占总粒子数目的一小部分。
然而，只有经过“渗透转变”、且受力粒子的数量超过临界阈值之后，动态网络才会形成。随着粒子密度增加，网络的渗透概率也从零提升至某定值。
研究人员通过计算机模拟展示了当非晶材料冷却至低于玻璃化转变温度时，渗透网络的形成过程。在模拟计算中，研究人员利用范围限定的排斥势建造了二元粒子混合物模型。他们认为，非晶材料的强度是由于无序机械结构的自组织行为产生的突现特征。
论文作者Hua Tong解释说：“在零摄氏度时，由于内部渗透型网络的存在，密集的结构会表现出长期的应力关联性。模拟结果显示，玻璃在完全冷却之前也是如此。”
研究人员表示，处于该网络的粒子至少由两个强作用力键相连接，由此可以识别支撑力骨架。冷却过程中，“承力粒子”数量会增多，直至整个网络相互连接。
论文作者Hajime Tanaka表示：“我们的发现可能为从机械角度理解非晶态固体提供了新思路。”
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