发掘反晶体：无序固体线性响应中的临界性

无序材料的性质不受晶体那样约束的事实，为新型材料设计提供了显著却很大程度上未开发的潜力。然而，与晶体对应物不同，无序固体尚不被很好理解。主要障碍之一是缺乏一个思考无序性及其与力学性质关系的理论框架。为此，我们研究了一个无摩擦、无热软球的理想化系统，其在压缩时经历具有发散长度尺度和纯净幂律特征的 jamming 相变。这一临界点是更大的“jamming 情景”的基石，该情景有潜力为统一理解无序固体力学提供必要的理论基础。我们首先表明，尽管存在“接触非线性”，jamming 球堆积具有有效的线性区。然后我们研究该相变的临界性质，聚焦于发散长度尺度和有限尺寸效应。接下来，我们认为 jamming 对无序固体扮演的角色等同于完美晶体对晶体固体扮演的角色。它不仅可被视为理解无序材料的理想起点，甚至能影响具有相对较高晶体有序度的系统。因此，固体行为可被视为存在于一个谱系上，完美晶体和 jamming 相变位于两端。最后，我们引入一个新原理：单个键对一个全局性质的贡献独立于其对另一个性质的贡献。该原理允许无序系统的不同全局响应被独立操控，并为设计具有独特、纹理化和可调性质的材料提供了极大灵活性。