中文

输运机制对双连续结构粗化的影响:体扩散与表面扩散的比较

软凝聚态物质 2020-10-28 v3 材料科学

摘要

双连续微结构的粗化现象见于多种体系,如纳米多孔金属及经历自旋odal 分解的混合物。为更好理解这些结构在粗化过程中的形态演化,我们比较了由两种不同粗化机制——表面扩散与体扩散——所产生的形态。我们在标称体积分数 50%-50% 与 36%-64% 的两相混合物中,通过相场模拟分别再现各机制的粗化过程,并从拓扑(亏格密度)、界面形状分布、结构因子以及相与平均曲率的 autocorrelation 方面对模拟结构进行表征。我们观察到形态与拓扑的自相似演化,且与动态标度的预期幂律相符:特征长度尺度随时间分别按表面扩散的 t1/4t^{1/4} 与体扩散的 t1/3t^{1/3} 比例增长。尽管我们观察到粗化动力学的预期差异,但发现由粗化机制导致的自相似形态差异相对较小,尽管通常在 36% 体积分数下比在 50% 体积分数下更明显。特别地,我们发现经表面扩散粗化的双连续结构具有比经体扩散粗化结构更低的缩放亏格密度。我们还将自相似形态与文献中及两种模型双连续结构(即基于 Schoen G 极小曲面的常平均曲率曲面与随机水平波结构)作了比较。这些模型结构的平均缩放平均曲率在 36% 与 50% 下均与粗化结构合理吻合,但我们发现缩放亏格密度与平均曲率标准差存在显著分歧。

关键词

引用

@article{arxiv.2002.09428,
  title  = {Effect of Transport Mechanism on the Coarsening of Bicontinuous Structures: A Comparison between Bulk and Surface Diffusion},
  author = {W. Beck Andrews and Kate L. M. Elder and Peter W. Voorhees and Katsuyo Thornton},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2002.09428},
  year   = {2020}
}

备注

Main text: 20 pages, 7 figures. Supplemental Material: 9 pages, 6 figures