金属液体中类共价电子相互作用介导的脆性交叉

在玻璃和液体科学领域，所谓的脆性是一个关键概念，它描述了液体动力学对降低温度的影响有多快。然而，一个长期存在的挑战是结晶的发生阻碍了玻璃形成材料的脆性评估。

一组研究人员突破了传统技术的界限，并成功收集了各种合金系列的脆性交叉数据。他们从电子结构的角度提出了金属玻璃(MG)脆性的根本原因，并为材料设计提供了见解。

通常，液体的脆性是通过测量液体在不同温度下的粘度来确定的。然而，通常需要结合多种技术来覆盖整个粘度范围。或者，也可以通过差示扫描量热法 (DSC) 从其玻璃态评估脆性。

尽管如此，诸如结晶干扰、DSC 有限加热速率和热历史等挑战阻碍了不同成分范围内脆性的准确测定。因此，这里的关键问题是如何有效地衡量各种成分的脆弱性。

中国科学家团队现已使用快速量热分析来获取 La-Ni-Al 和 Cu-Zr-Al金属玻璃体系中精确的成分相关脆性数据。有趣的是，他们的发现揭示了脆性的微妙的成分依赖性趋势：在某一点，铝含量的轻微增加导致脆性值显着下降，表现出突然的跳跃或交叉行为。

研究人员采用了多种技术，包括 X 射线光电子能谱、电阻测量、电子结构计算和基于 DFT 的深度学习原子模拟，来探索这种脆性交叉的潜在机制。

他们的分析表明，脆性的降低可能与引入额外的铝引发的铝-铝相互作用之间形成共价键有关。因此，他们最终发现了控制金属液体中液体脆性的因素。

超快量热分析将能够提供更全面的脆性数据库。基于脆性数据和电子结构角度，将设计出更加多样化的非晶材料。

这些发现从电子结构的角度深入探讨了金属液体脆性的起源，并为金属玻璃的设计开辟了新的途径。