快乐的材料科学-(5)弥散与弛豫 精选

快乐的材料科学-(5)弥散与弛豫 精选

已有 12807 次阅读 2013-11-9 15:13 |个人分类:格物释疑|系统分类:科普集锦

快乐的材料科学-(5)弥散与弛豫(外光影一组)

        弥散相变与弛豫大概是材料科学中最容易混淆的两个物理概念,我们的模糊理解不仅在于其宏观表现,更在于其结构根源。

   按作者的理解,弥散相变与弛豫都发生在非均质体系中,也有某些相似性,但两者无论是结构根源还是宏观表现方面都是有着明显区别的。弥散相变是导致弛豫的原因之一,但不是其必要条件、更不是充分条件。弥散相变是指体系中各微区由于成分不均匀而导致相变温度呈空间分布,宏观上相变点表现为一个温度区间,原本会在相变点发生突变的物理性能则演化为在相变温区发生相对平缓的变化。对于弥散相变的体系中足够小的微区而言,相变是瞬间的、而非松弛的。而弛豫是指从一个热力学平衡状态向一个新的热力学平衡状态逐渐变化的过程,而这个过程是通过不同微区间的能量交换来完成的,其不管从整体还是从微区的角度来看,变化都是松弛的。值得指出的是,弛豫过程不一定对应着结构相变,它也可能仅仅对应于特定的微结构调制。弥散相变与弛豫都出现在非均质体系,结果都会产生某种形式的微畴。但弛豫过程会伴随着微畴长大,从而在宏观上表现出频率色散效应;而弥散相变却似乎不会有微畴长大,因而没有频率色散效应。宏观性能是否有频率色散效应,是区分弥散相变与弛豫的依据。

理解弥散相变与弛豫过程的最佳实例是Ba(Ti1-xSnx)O3Ba(Ti1-xZrx)O3固溶体。随着x值的增加,它们会从正常铁电体转变为弥散铁电体,尖锐的介电异常峰会变成弥散的介电异常峰,但峰位(Tmax)不因频率而改变;而当x0.25后,该固溶体则表现为典型的弛豫铁电体,不仅表现出弥散的介电异常峰,而且介电异常峰的位置(Tmax)会随频率增加而向高温方向变化,即表现出典型的频率色散效应。

让人迷思的是,从弥散到弛豫是否有一个从量变到质变的过程?如果有,那么又该用什么指标作为弥散相变与弛豫过程的结构根源之判据呢?

 

)秋的弥散与弛豫(t<τ)

   江南的秋,是弥散与弛豫的,而其弛豫又以弥散为前提。

  花的涨落,叶的斑斓,演绎着枯与荣、凋零与生长的奏鸣曲……

   

 

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