拜罗伊特大学的研究人员与中国和美国的合作伙伴一起，生产出了一种具有前所未有的韧性的氧化物玻璃。在高压和高温下，他们成功地使铝硅酸盐玻璃准晶化：由此产生的晶体状结构创造了一种高度耐损伤的材料。

在许多方面，玻璃对于现代技术来说都是一种有吸引力的材料。然而，它的脆性很容易导致裂纹和断裂，限制了其潜在的应用。大幅提高玻璃韧性同时保留其有利性能的研究方法在很大程度上未能产生预期的结果。

《自然材料》中提出的新方法从内部结构相当无序的氧化物玻璃开始，是商业上使用最广泛的玻璃材料。拜罗伊特大学巴伐利亚实验地球化学与地球物理研究所(BGI)的研究小组利用含有硅、铝、硼和氧的铝硅酸盐，通过高压和高温技术创造了一种新的结构。

在10至15吉帕的压力和1,000°C左右的温度下，硅、铝、硼和氧原子聚集在一起形成晶体状结构。这些结构被称为“准晶体”，因为它们与完全不规则的结构显着不同，但它们并不接近晶体的清晰规则结构。

使用光谱技术和理论计算的实证分析清楚地表明了晶体结构和非晶不规则性之间的这种中间状态。即使压力和温度降至正常环境条件后，铝硅酸盐玻璃中的副晶结构仍然存在。

具有这些结构的玻璃的渗透导致玻璃的韧性比准晶化之前高许多倍。现在其值高达1.99±0.06MPa(m)1/2。这是以前从未测量过的氧化物玻璃的韧性。同时，玻璃的透明度并没有受到副晶结构的严重影响。

研究人员解释了玻璃的非凡强化效果，因为从外部作用在玻璃上的力通常会导致破裂或内部裂纹，但现在主要针对的是准晶结构。它们溶解这些结构的区域并将它们转回无定形的随机状态。这样，玻璃作为一个整体就获得了更大的内部可塑性，从而在受到这些甚至更强的力时不会破裂或破裂。

这项新研究的第一作者唐胡博士说：“我们的发现凸显了开发高耐损伤玻璃材料的有效策略，我们计划在未来几年的研究中继续推进这一策略。”

“准晶化导致的韧性增加表明，原子水平上的结构变化可以对氧化物玻璃的性能产生重大影响。在这个水平上，优化玻璃作为一种远未耗尽的材料具有巨大的潜力，”巴伐利亚实验地球化学和地球物理学研究所的TomooKatsura教授补充道。

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