非晶液固轉變及非晶固體特性與振動模式的關系.pdf

1、非晶物質是對結構上缺乏長程有序這類物質的統(tǒng)稱，比如玻璃，沙堆等等。玻璃化轉變與Jamming轉變是這類物質的液固轉變的典型代表，在轉變前后系統(tǒng)的結構幾乎不變，而系統(tǒng)卻從流動狀態(tài)變?yōu)橛袆傂缘墓腆w，控制這類轉變的因素有溫度，密度，剪切力，Jamming相圖統(tǒng)一描述了具有這類相同特點的轉變。非晶固體在力學，熱力學，電學等物理性質上有著特殊性，也因此廣泛應用在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)上，然而由于其復雜性，對于非晶物質的液固轉變以及其固體性質背后的物理

2、機制的理解依然有限。在本文中，從振動特性上研究了非晶固體的性質以及各向異性對于非晶物質液固轉變的影響。
　　在零溫下，由于粒子的速度為零，系統(tǒng)中的粒子不相互接觸，因此沒有剛性，體積分數(shù)達到無規(guī)密堆積體積分數(shù)并發(fā)生Jamming轉變才能形成有剛性的非晶固體。在低溫下，系統(tǒng)的玻璃化轉變體積分數(shù)小于無規(guī)密堆積體積分數(shù)，但是處于這兩個體積分數(shù)之間的系統(tǒng)確是有剛性的固體，而這個區(qū)間正是等效的硬球玻璃。我們從動力學結構因子得到了色散關系以及衰

3、減系數(shù)，并確定了Ioffe-Regel極限頻率，當振動模式的頻率大于Ioffe-Regel極限頻率時，其平均自由程小于波長，因此它不能被嚴格定義為聲子。在低溫下系統(tǒng)先后經(jīng)歷玻璃化轉變與類Jamming轉變，而橫波與縱波的Ioffe-Regel極限頻率分別消失于玻璃化轉變體積分數(shù)與類jamming轉變體積分數(shù)，因此這兩個體積分數(shù)之間的硬球玻璃只能承受縱波聲子而不能承受橫波聲子，而當體積分數(shù)大于類Jamming轉變體積分數(shù)的時候，系統(tǒng)既能承

4、受縱波聲子又能承受橫波聲子，這屬于普通的固體。我們繼續(xù)計算了硬球玻璃剪切模量和體積模量的比值，它隨著體積分數(shù)變大而減小，在類Jamming轉變點達到最小值，這與類Jamming轉變點以上的普通玻璃完全相反，這應該是硬球玻璃特殊性的體現(xiàn)之一。
　　在低溫下的橢球系統(tǒng)，我們用模耦合理論公式從擴散系數(shù)擬合出了平動與轉動的玻璃化轉變體積分數(shù)，存在一個轉變的長徑比，當大于這個長徑比時，系統(tǒng)轉動和平動自由度先后進入玻璃態(tài)，然而當小于這個長徑比