玻璃与凝胶中差异化的弹性性质及其起源

玻璃与凝胶是广泛存在的非晶固体，具有多样的工业与日常应用，它们共享令人着迷的相似性，如无序晶体序下的刚性以及老化过程中的动力学变慢。然而，这两种迷人材料之间的根本差异一直难以捉摸。本文揭示了玻璃与凝胶在观测时间与老化时间上截然不同的弹性性质，并深入探究其潜在机制。在玻璃中，我们观察到剪切模量逐渐下降，而体积模量在观测时间内保持恒定。相比之下，凝胶在观测时间内剪切与体积模量均下降。此外，老化过程中玻璃呈现持续的硬化趋势，而凝胶表现为先硬化后软化。通过阐明结构、动力学与弹性之间复杂的关系，我们将这些差异归因于最小化自由能的机制：玻璃中的结构有序化与凝胶中的界面减少。我们的工作不仅揭示了玻璃与凝胶的差异化行为，也为非平衡无序固体中弹性的起源与演化提供了见解，对无序材料的应用与设计具有重大意义。