缺乏足够的塑性是阻碍金属玻璃广泛应用的致命弱点。由于剪切带的局部塑性变形，金属玻璃经常发生灾难性的破坏。尽管经过了几十年的研究，但对金属玻璃的变形机理和流动行为仍缺乏全面的认识。自由体积模型最初是为了通过单个原子跳跃来解释金属玻璃中的不均匀流动行为，但无法完全揭示金属玻璃中实际的集体流动过程。剪切变换的概念考虑了一组原子而不是单个原子来容纳流动，在解释金属玻璃中的塑性变形方面更成功。另一个不同于剪切变换的术语，剪切转换区是后来在解释非晶态固体塑性变形时，用来描述作为流动载体的存在部位缺陷的术语。原始的剪切转换区模型是一种不考虑基本非晶结构的简化描述，最近发现其在多个尺度上包含相当大的动态和结构异质性。这使得真实的微观流动机制比剪切转换区模型所描述的更为复杂。剪切转换区概念为非晶固体的基本塑性变形提供了物理图像，并为解释实验或模拟提供了成功的理论工具。在剪切转换区模型的基础上，引入了流变单元的概念，表示金属玻璃中具有软力学响应的区域，解释了金属玻璃的变形和流动机制。在高温下，流变单元可以被外部压力激活。发现流变单元的活化能与粘性液体的流动相似。认为β弛豫峰越明显的金属玻璃中流变单元含量越高。但是变形载体是否具有特定的结构来源仍存在争议。将金属玻璃中的动态非均质性与结构非均质性联系起来的实验证据很少报道。

基于此，南京理工大学、香港城市大学(东莞)研究院等单位的研究人员通过分析多尺度结构信息，建立了流变单元与微观结构之间的关系。采用芯轴缠绕法控制Zr50Cu40Al10金属玻璃的流动行为。通过该方法实现了金属玻璃中均匀的塑性流动，从而可以准确地研究流动引起的结构变化。通过高能同步小角和广角X射线散射对金属玻璃进行研究，据此分析了结构异质的大小和形态。研究结果提供了金属玻璃从原子到纳米尺度的结构信息。相关论文以题为“Correlations of multiscale structural evolution and homogeneous flows in metallic glass ribbons”发表在Materials Research Letters上。

论文链接：

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/21663831.2023.2187264

综上所述，作者通过缠绕和玻璃转变温度以下的退火来激活和控制Zr50Cu40Al10金属玻璃中的流动事件。在同步高能同步加速器SAXS/WAXS结果中发现流动诱导结构非均匀性的半径约为2.5-3.5 nm，地证实了基于模拟、力学测试和电子显微镜报道的动态非均匀性的尺度。采用流变单元模型描述了微观流动，即原子团簇的集体运动。原子结构分析进一步表明，在b弛豫温度附近缠绕/退火后的样品结构发生了异常变化，呈现出较多无序区，表明金属玻璃可能发生年轻化。这种转变可能是结构老化与流变单元积累相互竞争的结果。本研究中所做的结果将促进对金属玻璃变形机制和流动行为的认识，并为这些材料的结构和动力学搭建桥梁。（文：Keep real）