硅酸盐玻璃中原子力显微镜证实的裂纹尖端附近应力增强离子扩散
材料科学
2007-05-23 v3
摘要
在严格控制的大气环境中，通过原位实时原子力显微镜（AFM）在纳米尺度上研究了钠硅酸盐玻璃中裂纹的缓慢扩展。通过以下几种效应揭示了裂纹尖端亚微米附近应力梯度场中钠离子的增强扩散：AFM 高度图像中结节的生长、AFM 探针/样品能量耗散的变化。结节图案揭示了通过“呼吸图”证实的去润湿现象。我们进行了补充的化学微分析。这些实验结果可以通过两步过程来解释：i) 钠离子向断裂表面的快速迁移（典型时间：几毫秒），如 Langford 等人 [J. Mat. Res. 6 (1991) 1358] 所提出的；ii) 这些 AFM 实验所证实的阳离子缓慢反向扩散（典型时间：几分钟）。在室温下测量了该弛豫过程的扩散系数。我们的结果强化了裂纹尖端附近由于应力梯度引起的近表面结构弛豫的理论概念。钠离子的非均匀迁移可能是硅酸盐结构中存在富钠通道 [A. Meyer et al., Phys. Rev. Lett. 93 (2004) 027801] 的直接实验证据。
引用
@article{arxiv.cond-mat/0512567,
title = {Stress-enhanced ion diffusion at the vicinity of a crack tip as evidenced by atomic force microscopy in silicate glasses},
author = {F. Celarie and M. Ciccotti and C. Marliere},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/0512567},
year = {2007}
}
备注
60 pages, 16 figures, 1 table, 91 references, accepted for publication in Journal of Non-Crystalline Solids (2006)