我国科学家新发现:固体内存在"流动的液体"
上海节能信息网 2006-2-23 9:52:31 信息来源：未知 评论： |
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新华社天津１０月２６日电（李道佳 李丹 孙卫军）雨花石上神奇的天然纹理总能唤起人们无限的遐想，似乎它能不断变幻。最近我国科学工作者却真的在这些五彩斑斓的石头上观察到了一种奇特的现象。即在电子显微镜下，雨花石的某些微区存在沿三维方向的振荡运动，类似于流动的液体，时而消失，时而出现，有时还有旋转。
这是天津大学材料学院的高后秀教授经过十年的研究，在国际上首次发现并公布这一奇异现象。
昨天，在天津市科委组织的“固体类流态的机理及其应用研究”专家鉴定会上，来自北京科技大学的肖纪美、国家地震局的陈颙两位中国科学院院士及北京大学物理系、中科院物理所、北京航空材料研究院等物理、材料、地震研究方面的专家，对此现象的发现给予了高度评价。
专家鉴定认为，这种类似于液体流动的振荡现象－“ 类流态”在固体中确实存在，它是一种尚未被人们认知的在固体中存在的天然非线性振荡现象。这一新现象的发现，使人们对物质世界的认识更深了一步。
他们认为，高教授研究组的这项研究成果把固体"类流态"现象和介观非线性动力学过程研究结合起来，获得了很好的结果，尤其在金属、天然大理石等材料的观测上得到了许多极有科学意义的创新，达到了国际领先水平。
据了解，１９８９年，天津大学的高后秀教授在实验中偶然发现：在固态合金中出现了神秘的振荡现象，这种运动存在着某些微区表现出明显的流动特性，有的象节日夜空中展开的礼花－时而出现、时而消失，有的象变化的小泡－不断地收缩、膨胀、破裂。最有意思的是，在振荡过程中还伴随着表面晶体的旋转，其中一个Ｖ形的晶体甚至奇迹般地旋转了约６４度。
对于这种现象，当时有人认为是水、酒精、尘埃、有机物污染所致，但高后秀教授十多年精确的实验否定了这种观点。高教授等人本着严谨的科学态度，多年来对这一现象进行了深入的研究，先后在铜、铝、各种钢、合金铸铁、复合材料、天然雨花石、水晶、大理石等一般的固体材料表面观察到了这一振荡现象。她们用显微摄影技术拍摄了大量的实验记录照片和录象带，并运用金相显微镜、显微硬度计、Ｘ光衍射仪、膨胀仪、透射电镜、原子力显微镜等多种实验仪器对类流态现象进行观测，得到了清晰的X射线衍射分析图，以充足的证据证实了这种现象的存在。
高教授说，对这种新现象的机理我们现在也无法提出完全解释，甚至对其如何合理命名也需探讨。但我们的多项研究结果使我们目前已初步有这样一种认识：即物质除气、液、固和液晶等状态之外，是否还存在着尚未被人们认知的“类流态”呢？国外已有关于金属中“原子岛塌落” 研究方面的报道，但未提及在常温、常压下无机固体材料中具有非线性振荡的“类流体”研究方面的报道。
在今天的鉴定会上，与会专家听取了课题组的工作汇报，观看了录像资料和计算机模拟的演示并进行讨论后，均感到这是个“重要现象”，“似乎不可思议，用目前许多理论无法清楚解释”，“值得深入研究下去”。
中国国家科技部基础司副司长邵立勤博士说，综合专家们的意见，针对这一现象还有许多工作要作，比如如何对这种现象进行描述、它是不是物质存在的一种新形态、怎么激发控制其运动、它的机理究竟是什么，等等。专家们建议有关部门“高度重视，并组织力量”给予该基础研究工作长期持续的资助。我们将对我国发现的这一具有世界先创性质现象的深入研究给予充分重视。
另据了解，在“类流态”研究过程中，高教授等学者还发现，根据非线性动力学的无标度理论，固体类流态" 胞"区的天然破裂过程与地壳板块岩石的破裂过程在物理机制和表现形式上具有相似性。研究组已据此对１９９５年至１９９７年华北、四川和新疆等地区的地震活动进行了成功的预测。在鉴定会上，与会专家指出，把"类流态" 介观动力学过程的研究引入到无法直接观测、对人类有重大影响的自然灾害－地震的研究上，是一个创新性的工作。这对地震的预测和孕震机理的研究提供了一个新的途径。
此外，专家们认为该研究在开发新型传感器和磁存储介质及制造纳米结构的微电子和光电子部件、新型智能材料等领域都有着广阔的应用前景，也可为"复杂性"研究、非线性理论研究提供有物理含义的实验依据。
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