无序材料机械损耗的连通网络模型
材料科学
2026-04-14 v3 统计力学
摘要
在低频率下，无序固体的耗散通常归因于与弹性或电场共振的孤立双水平系统（TLS）的激活转换。对于用于引力波探测、高精度传感器和量子计算的材料，亟需一种低机械或介电损耗的材料。我们利用原子模型探索了无序硅和氧化钛的能量景观，发现构成单个 TLS 的能量最小值对形成稀疏连通网络且具有复杂拓扑结构。鼓励此观察结果，我们从非平衡热力学角度开发了一种可解析的理论，用于描述整个网络的机械损耗。我们证明，网络的连通性引入了新的机制，既可以通过额外的低能量缓和通道来降低低频耗散，也会通过能量最小值广泛分布来增加耗散。因此，连通网络模型预测的机械损耗具有与孤立 TLS 模型不同的频率特征。这不仅质疑了 TLS 模型的有效性，也为针对低机械损耗材料的精准设计提供了许多新的研究方向和属性。
引用
@article{arxiv.2406.17978,
title = {Connected Network Model for the Mechanical Loss of Amorphous Materials},
author = {Steven Blaber and Daniel Bruns and Jörg Rottler},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.17978},
year = {2026}
}