Плавление кристаллов и переход стекла в жидкость объяснены одним законом: Учёные доказали связь с хрупкостью и тепловым расширением в 100 материалах

03.04.2025 15:56:00 | iXBT.com

Исследователи из Германии обнаружили, что процессы плавления кристаллов и перехода стекла в жидкость связаны одним физическим законом. Когда кристалл плавится, повышение температуры разрушает его упорядоченную структуру, превращая её в хаотичную жидкость. При стеклянном переходе аморфное твёрдое тело (стекло) становится жидкостью без изменения структуры, но с изменением движения атомов — от почти неподвижного состояния к активному. Учёные установили, что температура обоих процессов зависит от одного параметра: отношения хрупкости переохлаждённой жидкости (как быстро растёт её вязкость при охлаждении) к коэффициенту теплового расширения материала (насколько он расширяется при нагреве).

Изображение сгенерировано Kandinsky

Это открытие сделали, изучив данные по более чем 100 материалам, включая полимеры, металлы и органические соединения. Исследователи, работавшие в Университете Гёттингена, математически доказали этот закон, используя модель движения атомов и их взаимодействий. Они учли дефекты кристаллической решётки, тепловые колебания и вязкоупругие свойства материалов, основываясь на идеях физиков Макса Борна и Джеймса Максвелла. Результаты объясняют, почему температура плавления кристаллов и стеклянного перехода пропорциональна хрупкости жидкости и обратно пропорциональна тепловому расширению.

Открытие решает задачу, над которой физики работали более 100 лет, и имеет практическое значение. Оно поможет разрабатывать материалы с управляемым переходом между твёрдым и жидким состояниями, которые применяются в электронике, оборонной промышленности и других технологиях.

Подробнее