O skyscrapers anferth i oriorau cronograff bach a cain, gellir gweld gwydr ym mhobman mewn bywyd.
Cyn dwy sesiwn y Gyngres Pobl Genedlaethol, roedd Peng Shou, cynrychiolydd o Gyngres Genedlaethol y Bobl, academydd yr Academi Peirianneg Tsieineaidd, prif beiriannydd Grŵp Deunyddiau Adeiladu Cenedlaethol Tsieina, a llywydd Tsieina Cenedlaethol Deunyddiau Adeiladu Gwydr Ymchwil Deunyddiau Newydd Sefydliad, dywedodd mewn cyfweliad gyda gohebwyr bod yn rhaid i ni egnïol hyrwyddo cadwraeth ynni a lleihau carbon yn y diwydiant gwydr, fel bod gwydr Tsieina Mae'r diwydiant yn "mynd yn wyrdd".
Mewn gwirionedd, rhaid i wydr nid yn unig "fynd yn wyrdd", ond hefyd disgwylir iddo "adnewyddu" - wrth i'r amser gwasanaeth gynyddu, bydd gwydr yn cynhyrchu ffenomenau heneiddio, sydd fel arfer yn cyd-fynd â dirywiad priodweddau ffisegol, mecanyddol ac eraill. Mae sut i "adnewyddu" sylweddau gwydrog sy'n heneiddio ac adfer eu priodweddau wedi denu mwy a mwy o sylw gan y gymuned wyddonol yn ystod y blynyddoedd diwethaf.
Ar ddiwedd 2022, datgelodd tîm Jiang Minqiang, ymchwilydd yn Sefydliad Mecaneg yr Academi Gwyddorau Tsieineaidd, fecanwaith adnewyddu newydd ar gyfer sbectol metelaidd oedran difrifol trwy ymchwil, a dyfnhaodd y ddealltwriaeth o adnewyddu strwythurau gwydr. Cyhoeddwyd y canlyniadau ymchwil perthnasol yn Sefydliad Cenedlaethol Gwyddoniaeth Naturiol Tsieina, a reolir gan Sefydliad Cenedlaethol Gwyddoniaeth Naturiol Tsieina. Fundamental Research, cyfnodolyn amlddisgyblaethol yn yr iaith Saesneg a noddir gan
Heneiddio Gwydr: Pontio Araf o Anhrefn i Orchymyn
Er mwyn gwneud gwydr yn "adnewyddu", rhaid inni ddeall yn gyntaf sut mae gwydr yn "tyfu".
Cyflwynodd Jiang Minqiang, o safbwynt microsgopig, fod gwydr yn solet amorffaidd gyda strwythur afreolaidd. Rhoddodd enghraifft i'r gohebwyr: Mewn solidau crisialog fel dur, mae atomau fel myfyrwyr yn eistedd yn dawel mewn ystafell ddosbarth, wedi'u trefnu'n drefnus ac yn dangos siapiau rheolaidd. Mewn gwydr, solid amorffaidd gyda strwythur afreolaidd, mae atomau fel myfyrwyr ar ôl dosbarth, yn rhedeg o gwmpas ar y campws, ac mae eu trefniant yn anhrefnus.
Ffenomen heneiddio gwydr yn y bôn yw trawsnewid gwydr o gyflwr anhrefnus pan gaiff ei ffurfio i ddechrau i gyflwr gorchymyn. "A siarad yn gyffredinol, mae cyfanswm egni mater mewn cyflwr anhrefnus yn uwch, tra mewn cyflwr trefnus, mae cyfanswm egni mater yn is. Wrth i amser fynd heibio, bydd gwydr yn trawsnewid yn raddol o gyflwr ynni uchel i gyflwr ynni isel. cyflwr. Mae hyn Yn gyffredinol, gelwir y broses yn heneiddio gwydr. "Esboniodd Jiang Minqiang, os yw'r amser heneiddio yn ddigon hir, neu os yw'r heneiddio'n cael ei gyflymu trwy wresogi, gall y gwydr hyd yn oed drawsnewid yn grisial solet gyda strwythur rheolaidd.
Bydd heneiddio gwydr yn effeithio ar lawer o briodweddau megis caledwch, priodweddau optegol, a dargludedd trydanol y gwydr. Mae'n ffenomen y mae pobl am ei gohirio neu hyd yn oed ei hosgoi. Felly, fel proses o wrthdroi heneiddio gwydr, mae adnewyddu gwydr wedi cael sylw eang gan ymchwilwyr gwyddonol ers amser maith.
"Adnewyddu gwydr yw'r broses wrthdroi o heneiddio gwydr, hynny yw, mae'r gwydr y mae ei atomau wedi dod yn gymharol orchymyn ar ôl heneiddio yn araf yn dychwelyd i gyflwr o atomau cymharol anhrefnus," meddai Jiang Minqiang. Mewn astudiaethau blaenorol ar adnewyddu gwydr, canfu ymchwilwyr y bydd gwydr wedi'i adnewyddu yn rhyddhau rhan o'r enthalpi gwres pan gaiff ei gynhesu i dymheredd penodol, a pho uchaf yw gradd adnewyddu'r gwydr, y mwyaf yw'r enthalpi gwres a ryddheir yn ystod gwresogi. llawer. Mae enthalpi thermol yn baramedr cyflwr pwysig sy'n nodweddu egni system ddeunydd. Yn nhermau lleygwr, enthalpi yw'r egni a ryddheir gan wydr wedi'i adnewyddu yn ystod y broses wresogi.
"Mae ein hymchwil yn dangos nad yw'r safbwynt uchod yn berthnasol i wydr sy'n heneiddio'n ddifrifol. Wrth i raddfa adnewyddu gwydr oedran difrifol gynyddu, nid yw ei ryddhad enthalpi gwres yn newid, neu hyd yn oed nid oes ganddo ryddhad enthalpi gwres o gwbl." Ymchwil gan dîm Jiang Minqiang Mae'n dangos nad yw'r safbwyntiau blaenorol ar fecanwaith heneiddio gwydr yn berthnasol i wydr oedran difrifol, sy'n diweddaru dealltwriaeth pobl o fecanwaith adnewyddu strwythur gwydr.
"Mewnosod anfwriadol": Mae canlyniadau'r ymchwil yn annisgwyl
“Mewn gwirionedd, daeth y datblygiad arloesol yn yr ymchwil hwn o ymgais ‘anfwriadol’ gan ein tîm ymchwil.” Dywedodd Jiang Minqiang mai pwrpas gwreiddiol yr arbrawf hwn oedd paratoi samplau arbrofol yn unig. "Yn wreiddiol, paratôdd ein tîm y sampl ar gyfer arbrawf arall. Er mwyn cryfhau natur wyddonol yr arbrawf, mae angen dileu hanes thermol y sampl a sicrhau bod ganddynt strwythur cyson. Fe wnaethom berfformio gweithrediad anelio tymheredd isel. ar y sampl gwydr - gwresogi'r gwydr metelaidd yn araf i dymheredd penodol a'i gynnal am amser digonol, ac yna ei oeri i dymheredd yr ystafell ar gyflymder penodol. "Yna, adfywiodd y tîm ymchwil y gwydr sy'n heneiddio'n ddifrifol trwy ddadffurfiad mecanyddol. Roedd y canlyniad yn annisgwyl - "Rydym yn amlwg yn mewnbynnu egni i'r gwydr trwy waith mecanyddol, felly pam nad yw'r sbectol hyn yn rhyddhau gwres ac yn dod yn iau?" Mae hyn yn groes i'r farn brif ffrwd flaenorol.
Roedd y canlyniad hwn yn gadael y tîm ymchwil yn ddryslyd. Er mwyn datrys y dirgelwch, yn ogystal â mesur yr enthalpi thermol, roedd y tîm ymchwil hefyd yn mesur gwres penodol tymheredd uchel (450K-750K) a thymheredd isel (1.9K-100K) o y sampl gwydr, ac yna ymchwilio i'r wybodaeth dirgryniad atomig a gwybodaeth strwythur topolegol y gwydr. “Yn ystod yr arbrawf, canfu’r tîm ymchwil, er bod y paramedr rhyddhau enthalpi cyn trawsnewid gwydr wedi aros yn ddigyfnewid mewn rhai achosion, roedd y newid enthalpi effeithiol yn ystod trawsnewid gwydr a gwres penodol tymheredd isel atomau yn adlewyrchu, fodd bynnag, roedd y ddau faint ffisegol o’r bydd brig dirgrynol Bose yn newid yn unol â hynny," esboniodd Jiang Minqiang ymhellach, "Mae hyn yn dangos nad rhyddhau enthalpi thermol yw'r unig faint ffisegol sy'n adlewyrchu adnewyddiad gwydr."
Wrth siarad am pam mae'r rhyddhau enthalpi gwres yn aros yn ddigyfnewid, eglurodd Jiang Minqiang unwaith eto gydag enghraifft fyw: "Os byddwn yn gosod pêl fach yng nghornel yr awyren siâp 'ceugrwm', bydd y bêl fach yn naturiol yn aros yn llonydd. Y math hwn o sefydlogrwydd Mae'r cyflwr yn debyg i wydr difrifol oed Ac os ydym yn gogwyddo'r awyren siâp 'ceugrwm' hwn ar ryw ongl, er bod uchder y ceugrwm, hynny yw, mae lefel egni'r deunydd gwydrog yn parhau i fod bron yn ddigyfnewid, mae cyflwr y bydd gwydr a gynrychiolir gan y bêl fach yn aros yr un peth.
Mae canlyniadau ymchwil yn dangos, yn ogystal â golygfeydd prif ffrwd blaenorol, y gellir adlewyrchu adnewyddu gwydr yn uniongyrchol wrth ryddhau enthalpi gwres, hynny yw, cynnydd yn lefel ynni, neu gellir ei adlewyrchu hefyd yn nhilt yr arwyneb ynni, hynny yw , trwy aildrefnu strwythur lleol. Mae'r gyfrol rhad ac am ddim yn cael ei hailddosbarthu yn y gofod. “Dyma’r mecanwaith newydd ar gyfer adnewyddu deunyddiau gwydrog o oedran difrifol a ddarganfyddwyd gennym.” Dywedodd Jiang Minqiang.
Senarios ehangu: darparu gofod ymgeisio eang
Canfu'r astudiaeth hon hefyd, wrth i'r gwydr fynd i mewn i gyflwr llif sefydlog, y bydd y tri pharamedr ffisegol uchod sy'n nodweddu adnewyddiad bob un yn tueddu i werthoedd dirlawnder, ac felly am y tro cyntaf yn arbrofol yn penderfynu mai terfyn uchaf adnewyddu strwythur gwydr yw'r "rhewi" cyson- llif cyflwr. cyflwr.
Os byddwn yn defnyddio dŵr fel cyfatebiaeth, mae gwydr sy'n dod yn hylif ar dymheredd uchel fel dŵr, tra bod gwydr sy'n solidoli ar dymheredd isel fel iâ. "Cyfyngiad adnewyddu'r strwythur gwydr yw rhewi'r hylif gwydr tymheredd uchel yn sydyn trwy oeri cyflym iawn, gan ffurfio cyflwr materol tebyg i 'ddŵr rhedeg wedi'i rewi'." Esboniodd Jiang Minqiang, "Yn yr achos hwn, bydd y gwydr yn ymddangos mewn cyflwr solet. Cynnal strwythur materol sydd bron yr un fath â hylif, bydd ei hylifedd yn cyrraedd terfyn y ddealltwriaeth gyfredol."
Mae'r mecanwaith newydd o adnewyddu sylweddau gwydrog a ddatgelir yn yr astudiaeth hon nid yn unig yn caniatáu inni ddeall yn well achosion a phrosesau heneiddio gwydr o safbwynt corfforol, ond mae ganddo hefyd le potensial enfawr wrth hyrwyddo adnewyddiad swp o wydr oed. . "Ar hyn o bryd mae'r tîm ymchwil yn cyfathrebu â chwmnïau sy'n ymwneud â chynhyrchu gwydr neu ymchwil a datblygu, gan geisio dod o hyd i bwynt cyfuniad da i hyrwyddo'r dechnoleg i'r farchnad."
Yn ogystal, darganfu Jiang Minqiang hefyd fod disgwyl i'r mecanwaith newydd a ddatgelwyd yn yr astudiaeth hon gael ei gymhwyso wrth baratoi deunyddiau metel uwch.
"A siarad yn gyffredinol, ni all cryfder a chaledwch deunyddiau metel fod yn gydnaws â'i gilydd. Wrth i'r cryfder gynyddu, bydd y caledwch yn lleihau, ac i'r gwrthwyneb." Dywedodd Jiang Minqiang, "Sut i oresgyn y berthynas wrthdro gynhenid hon yw paratoi cryfder a chaledwch deunyddiau metel datblygedig rhaid eu hwynebu."
Yn gyffredinol, mae gan ddeunyddiau metel cryfder uchel lefelau egni isel iawn ar y lefel ficrosgopig. Os caiff ynni ei fewnbynnu trwy wresogi a dulliau eraill, mae ceisio gwella caledwch deunyddiau metel trwy gynyddu cyfanswm y lefel ynni yn aml yn gofyn am fuddsoddiad ynni hynod o uchel, sydd bron yn amhosibl ei gyflawni.
“Os gallwn ddefnyddio'r mecanwaith newydd a ddarganfuwyd yn yr astudiaeth hon i addasu ongl arwyneb ynni deunyddiau metelaidd pan fo cyfanswm y lefel ynni yn isel, gallwn gynyddu anhrefn yr atomau wrth gynnal yr un cryfder macrosgopig, gan wella Gwydnwch metel. Trwy'r dull hwn, gallwn osgoi mewnbwn ynni enfawr yn effeithiol a lleihau'r gost o baratoi deunyddiau metel cryfder uchel "Dywedodd Jiang Minqiang fod ei dîm ar hyn o bryd yn ceisio cyflawni datblygiadau pendant. Mae'n darparu syniadau newydd i ddatrys y gwrth-ddweud anghymodlon hirsefydlog rhwng cryfder a chaledwch deunyddiau metel.