在机械载荷下，玻璃可以以完全不同的方式破裂，即由裂纹的灾难性扩展引发的脆性断裂和以明显的塑性变形为主的韧性断裂。根据实验和模拟中的结构，可以观察到各种类型玻璃的韧性到脆性转变。了解玻璃的结构特征与断裂行为之间的关系对于凝聚态物理和材料科学都至关重要。对于结晶材料，延展性通常由位错的运动控制，从而导致宏观剪切带的形成。这种行为不同于玻璃，因为它们缺乏长程有序，因为玻璃中的基本塑性事件通常被识别为局部重排而不是错位。为了建立结构-性能关系，近年来提出了与玻璃中的塑性事件相关的各种类型的结构特征。尽管这些结构预测因子可以捕获重排位置的倾向，但从这些方法获得的结构-特性关系是局部的，因此缺乏对发生在更大长度范围内的重排和相应相互作用的描述。无定形材料可以根据其原子结构表现出不同程度的纳米级延展性。尽管它对应用至关重要，但控制延展性的物理起源在很大程度上仍然未知。
来自美国加州大学洛杉矶分校的学者通过使用分子动力学模拟，研究了氧化物玻璃的韧性到脆性转变作为原子网络连通性的函数。有趣的是，基于拓扑约束理论，本研究表明韧性-脆性转变的结构起源是由应力-刚性原子团簇的渗流引起的刚性转变。本研究对四点相关函数的进一步分析表明，与过冷液体的情况类似，室温下氧化物玻璃的塑性动力学具有很强的相关性和空间异质性。令人惊讶的是，当应力-刚性簇渗透时，塑性事件的动态长度尺度显着减小，从而导致更窄的瞬态塑性重排区域。这些结果提供了对玻璃的原子结构拓扑特征、断裂行为和应力诱导的动力学异质性之间关系的物理见解。相关文章以“The brittle-to-ductile transition in aluminosilicate glasses is driven by topological and dynamical heterogeneity”标题发表在Acta Materialia。
（转自“材料科学与工程”）
