近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所非晶合金磁电功能特性研究团队，在玻璃态物质指数弛豫谱的探测方面取得重要进展。
在王军强研究员的带领下，团队从玻璃态物质弛豫过程中能量变化角度出发，利用高精度闪速差示扫描量热仪研究了金属玻璃、高分子玻璃和小分子玻璃等不同玻璃态材料在不同退火温度和退火时间下的热流变化。通过精准控制退火温度和时间，团队测量了热流弛豫峰，发现不同温度或弛豫时间的热流弛豫峰的谱线与力学弛豫谱具有一致性，此外，在焓空间中实现了对不同弛豫模式含量的定量表征。相关结果为理解玻璃态本质提供了重要实验证据，也为精准调控退火工艺提供了重要理论指导。
玻璃态材料是一类具有长程无序原子/分子结构的材料。按照成键形式和化学组成，玻璃态材料一般分为金属玻璃、氧化物玻璃、有机玻璃、硫系玻璃等。作为结构材料和功能材料，玻璃态材料在电力电子、光学、信息存储、生物医药、建筑等领域具有重要的应用价值。由于玻璃处在热力学非平衡状态，热历史和加工条件将影响玻璃能量状态，进而影响玻璃的结构和性能，极大限制了高性能玻璃态材料的研发进程。
为了进一步验证探测到的热流弛豫谱是否是弛豫基元，团队使用Debye模型拟合弛豫峰，得到了合理的激活能或特征时间，并据此提出了“弛豫子”(relaxun)概念。弛豫子与晶体中的声子符合相同的动力学行为，为准确描述玻璃材料的非平衡热力学行为提供了基础。
研究成果以“玻璃态物质指数弛豫谱的探测”(Detecting the exponential relaxation spectrum in glasses by high-precision nanocalorimetry)为题发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS.120(20), e2302776120 (2023))上(DOI: 10.1073/pnas.2302776120)。论文的该研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部重点研发计划项目、中科院、浙江省和宁波市的资助。
