邻苯二甲酸二甲酯晶体中裂纹愈合效应的力学谱研究

周恒为; 王丽娜; 郭秀珍; 吴娜娜; 张丽; 张晋鲁; 黄以能

doi:10.7498/aps.59.2120

摘要

推广应用应力诱导裂纹和裂纹愈合的新方法（RMS-CH方法，Wu等，Appl. Phys. Lett. 92 011918-1（2008））于晶体材料的应力诱导裂纹和裂纹愈合过程的实时检测.对邻苯二甲酸二甲酯晶体的测量结果表明，在定升温速率条件下：1）裂纹愈合的速率随温度变化表现为较为尖锐的单峰，对应的峰温可以作为裂纹愈合的特征温度Tcch，且Tcch=206 K；2）裂纹愈合速率峰是不对称的

关键词:

裂纹愈合 /
晶体缺陷 /
力学谱

The recently developed method to detect the stress-cracking and crack healing of glasses in real-time （called the RMS-CH in short，Wu et al.，Appl. Phys. Lett. 92，011918-1（2008）） is applied to the detections of crystals. The experimental results of dimethyl phthalate crystal indicate that，under the condition of constant heating rate：1） the crack-healing rate shows a sharp peak as a function of temperature，the peak temperature can be taken as the characteristic temperature Tcch of the crack-healing ，and Tcch=206 K；2） the peak is not symmetric，and the low temperature side is wider than the high temperature side，which means that the crack-healing has started at lower temperatures and the amount of healing below Tcch is more than that above Tcch. This behavior is similar to that in glasses，but Tcch is higher than that of glassy state. Moreover，Tcch is much lower than the melting point of the crystal，which indicates that the crack-healing mechanism is quite different from that of recrystallization. We would like to point out that two dynamical loss peaks related to the crack-healing process are observed for the first time，which will be helpful to the understanding of the mechanisms. The above results also show the feasibility and validity of the RMS-CH method to investigate the stress-cracking and crack-healing in crystals as in glasses.

Keywords:

作者及机构信息

(1)伊犁师范学院新疆凝聚态相变与微结构重点实验室，伊宁 835000; (2)伊犁师范学院新疆凝聚态相变与微结构重点实验室，伊宁 835000；南京大学物理系国家固体微结构重点实验室，南京 210093

基金项目: 国家自然科学基金（批准号：10774064，30860076），新疆自治区教育厅重点基金（批准号：XJEDU2007137）和新疆自治区科技厅自然基金（批准号：200821104，200821184）资助的课题.

Authors and contacts

(1)伊犁师范学院新疆凝聚态相变与微结构重点实验室，伊宁 835000; (2)伊犁师范学院新疆凝聚态相变与微结构重点实验室，伊宁 835000；南京大学物理系国家固体微结构重点实验室，南京 210093

参考文献

[1]	［1］Bronisz S E，Douglass D L 1970 Phys. Stat. Sol. 29 K95
[2]	［2］Lange F F，Gupta T K 1970 J. Am. Ceram. Soc. 53 54
[3]	［3］Roberts J T A，Wrona B J 1973 J. Am. Ceram. Soc. 56 297
[4]	［4］Gupta T K 1976 J. Am. Ceram. Soc. 59 259
[5]	［5］Evans A G，Charles E A 1977 Acta Metallugica 25 919
[6]	［6］Smith D L，Evans B 1984 J. Geophys. Res. 89 4125
[7]	［7］Scott C，Tran V B 1985 Am. Ceram. Soc. Bull. 64 1129
[8]	［8］Yasutake K，Iwata M，Yoshii K，Umeno M，Kawabe H 1986 J. Mat. Sci. 21 2185
[9]	［9］Ohya Y，Nakagawa Z E，Hamano K 1988 J. Am. Ceram. Soc. 71 C232
[10]	］Wang Z，Li Y Z，Harmer M P，Chou Y T 1992 J. Am. Ceram. Soc. 75 1596
[11]	］Powers J D，Glaeser A M 1993 J. Am. Ceram. Soc. 76 2225
[12]	］Zhang Y H，Edwards L，Plumbridge W J 1998 J. Am. Ceram. Soc. 81 1861
[13]	］Ando K，Ikeda T，Sato S，Yao F，Kobayashi Y 1998 Fatigue Fract Engng Mater Struct 21 119
[14]	］Wei D B，Han J T，Xie J X 1999 Materials Review 13 10 （in Chinese）［韦东滨、韩静涛、谢建新 1999 材料导报13 10］
[15]	］Wei D B，Han J T，Xie J X 2000 Materials Review 14 37 （in Chinese）［韦东滨、韩静涛、谢建新 2000 材料导报 14 37］
[16]	］Zhou Y Z，Qin R S，Xiao S H，He G H，Zhou B L 2000 J. Mat. Res. 15 1056
[17]	］White S R，Scottos N R，Moore J，Geublle P，Kessler M，Brown E，Suresh S，Viswanathan S 2001 Nature 409 794
[18]	］Lv J，Jin Z H，Zheng Z X，Ding H F 2001 Journal of Inorganic Materials 16 535 （in chinese）［吕珺、金志浩、郑治祥、丁厚福 2001 无机材料学报 16 535］
[19]	］Gao K W，Qiao L J，Chu W Y 2001 Acta Metallurgica Sinica 37 118 （in Chinese）［高克玮、乔利杰、褚武扬 2001 金属学报37 118］
[20]	］Ando K，Furusawa K，Chu M C，Hanagate T，Tuji K，Sato S 2001 J. Am. Ceram. Soc. 84 2073
[21]	］Yang D Z 2002 Intelligent Materials and Intelligent systems （Tianjin：University of Tianjin Press （in chinese）［杨大智 2002 智能材料与智能系统（天津：天津大学出版社）］
[22]	］Chen X X，Dam M A，One K 2002 Science 295 1698
[23]	］Ando K，Shirai Y，Nakatani M 2002 J. Euro. Ceram. Soc. 22 121
[24]	］Kessler M R，Sottos N R，White S R 2003 Composite A 34 743
[25]	］Kim Y W，Ando K，Chu M C 2003 J. Am. Ceram. Soc. 86 465
[26]	］Greenwood J A 2004 J. Phys. D 37 2557
[27]	］Zhang H L，Huang P Z，Sun J，Gao H 2004 Appl. Phys. Lett. 85 1143
[28]	］Toohey K S，Sottos N R，Lewis J A，Moore J S，White S R 2007 Nature Mat. 6 581
[29]	］Kim H S，Kim M K，Kang S B，Ahn S H，Nam K W 2008 Mat. Sci. Eng. A 483-484 672
[30]	］Dementsov A，Privman V 2008 Phy. Rev. E 78 021104-1-6
[31]	］Caruso M M，Blaiszik B J，White S R，Sottos N R，Moore J S 2008 Adv. Fun. Mat. 18 1898
[32]	］Wool R P 2008 Soft Matter 4 400
[33]	］Chen D Y，Chen K J，Guo S H，Huang R，Huang X F，Li W，Ma Z Y，Wei D Y，Xu J，Xu L，Yao J，Zhou，J 2008 Chin. Phys. B 17 303
[34]	］Zhang J M，Huang Y H，Xu K W，Ji V 2007 Chin. Phy. 16 210
[35]	］Yin T，Zhou L，Rong M Z，Zhang M Q 2008 Smart Mater. Struct. 17 015019
[36]	］Cheng Z Q, Sun X W, Xia G Q, Li H Q, Sheng H M, Qian R 2000 Acta Phys. Sin. 49 375 （in Chinese）［程知群、孙晓玮、夏冠群、李洪芹、盛怀茂、钱蓉 49 375］
[37]	］Li Y C, Luo Z C, Wei D, Zhang G Y, Zhang H 2009 Acta Phys. Sin. 58 444 （in Chinese）［李昱材、罗志成、魏丹、张国英、张辉 2009 58 444］
[38]	］Chen Z, Huo J L, Lu Y L, Wang Y X, Zhang J, Zhao Y, Zhen H H 2009 Acta Phys. Sin. 58 631 （in Chinese）［陈铮、霍进良、卢艳丽、王永欣、张静、赵彦、甄辉辉 2009 58 631］
[39]	］Cui C, Ma X Y, Yang D R 2008 Acta Phys. Sin. 57 1037 （in Chinese）［崔灿、马向阳、杨德仁 2008 57 1037］
[40]	］Gu S Y, Wu Q, Zhao H P, Zhou Z C 2008 Acta Phys. Sin. 57 1025 （in Chinese）［顾苏怡、吴倩、赵宏平、周正存 2008 57 1025］
[41]	］Li Y J, Xu A G, Yang Q L, Zhang G C, Zhao Y H 2008 Acta Phys. Sin. 57 940 （in Chinese）［李英骏、许爱国、杨其利、张广财、赵艳红 2008 57 940］
[42]	］Jin H M, Felia Adriana, Aroyave Majorri 2008 Acta Phys. Sin. 57 561 （in Chinese）［靳刊明, Felix Adriana, Aroyave Majorri 2008 57 561］
[43]	］Li W W, Sun K 2006 Acta Phys. Sin. 55 1921 （in Chinese）［李万万、孙康 2006 55 1921］
[44]	］Li W W, Sun K 2007 Acta Phys. Sin. 56 6514 （in Chinese）［李万万、孙康 2007 56 6514］
[45]	］Zhang G Y, Zhang H, Liu C M, Zhou Y J 2005 Acta Phys. Sin. 54 1771 （in Chinese）［张国英、张辉、刘春明、周永军 2005 54 1771］
[46]	］Wu W H，Zhang J L，Zhou H W，Guo X Z，Huang Y N 2008 Appl. Phys. Lett. 92 011918-1-3
[47]	］Ying X N，Yuan Y H，Zhang L，Huang Y N，Wang Y N，Wang X L，Zhou D S，Xue G 2006 Rev. Sci. Instru. 77 053902-1-12
[48]	］Huang Y N，Zhang J L，Ying X N 2006 Progress in Physics 26 359 （in Chinese）［黄以能、张晋鲁、应学农 2006 物理学进展 26 359］
[49]	］Ying X N，Yuan Y H，Zhang L，Huang Y N，Yang Z，Wang Y N 2006 Progress in Physics 26 408 （in Chinese）［应学农、袁颖憨、张亮、黄以能、杨震、王业宁 2006 物理学进展 26 408］
[50]	］Zhou H W，Zhang J L，Huang Y N，Ying X N，Zhang L，Wu W H，Shen Y F 2007 Acta Phys.Sin. 56 6547 （in Chinese）［周恒为、张晋鲁、黄以能、应学农、张亮、吴文惠、沈异凡 2007 56 6547］
[51]	］Zhang J L，Zhang L L，Wu W H，Zhou H W，Guo X Z，Huang Y N 2008 Appl. Phys. Lett. 92 131906-1-3
[52]	］Guo X Z，Zhou H W，Zhang J L，Wu W H，Zhang J L，Huang Y N 2009 Acta Phys.Sin. 59 417 （in Chinese）［郭秀珍、周恒为、张丽丽、吴文惠、张晋鲁、黄以能 2009 59 417］
[53]	］Mullin J W 1997 Crystallization （Oxford：Butterworth-Heinemann）
[54]	］Huang Y N，Wang Y N，Shen H M 1992 Phys. Rev. B 46 3290
[55]	］Huang Y N，Li X，Ding Y，Wang Y N，Shen H M，Zhang Z F，Fang C S，Zhou S H，Fang P C W 1997 Phys. Rev. B 55 16159

施引文献

[1]	［1］Bronisz S E，Douglass D L 1970 Phys. Stat. Sol. 29 K95
[2]	［2］Lange F F，Gupta T K 1970 J. Am. Ceram. Soc. 53 54
[3]	［3］Roberts J T A，Wrona B J 1973 J. Am. Ceram. Soc. 56 297
[4]	［4］Gupta T K 1976 J. Am. Ceram. Soc. 59 259
[5]	［5］Evans A G，Charles E A 1977 Acta Metallugica 25 919
[6]	［6］Smith D L，Evans B 1984 J. Geophys. Res. 89 4125
[7]	［7］Scott C，Tran V B 1985 Am. Ceram. Soc. Bull. 64 1129
[8]	［8］Yasutake K，Iwata M，Yoshii K，Umeno M，Kawabe H 1986 J. Mat. Sci. 21 2185
[9]	［9］Ohya Y，Nakagawa Z E，Hamano K 1988 J. Am. Ceram. Soc. 71 C232
[10]	］Wang Z，Li Y Z，Harmer M P，Chou Y T 1992 J. Am. Ceram. Soc. 75 1596
[11]	］Powers J D，Glaeser A M 1993 J. Am. Ceram. Soc. 76 2225
[12]	］Zhang Y H，Edwards L，Plumbridge W J 1998 J. Am. Ceram. Soc. 81 1861
[13]	］Ando K，Ikeda T，Sato S，Yao F，Kobayashi Y 1998 Fatigue Fract Engng Mater Struct 21 119
[14]	］Wei D B，Han J T，Xie J X 1999 Materials Review 13 10 （in Chinese）［韦东滨、韩静涛、谢建新 1999 材料导报13 10］
[15]	］Wei D B，Han J T，Xie J X 2000 Materials Review 14 37 （in Chinese）［韦东滨、韩静涛、谢建新 2000 材料导报 14 37］
[16]	］Zhou Y Z，Qin R S，Xiao S H，He G H，Zhou B L 2000 J. Mat. Res. 15 1056
[17]	］White S R，Scottos N R，Moore J，Geublle P，Kessler M，Brown E，Suresh S，Viswanathan S 2001 Nature 409 794
[18]	］Lv J，Jin Z H，Zheng Z X，Ding H F 2001 Journal of Inorganic Materials 16 535 （in chinese）［吕珺、金志浩、郑治祥、丁厚福 2001 无机材料学报 16 535］
[19]	］Gao K W，Qiao L J，Chu W Y 2001 Acta Metallurgica Sinica 37 118 （in Chinese）［高克玮、乔利杰、褚武扬 2001 金属学报37 118］
[20]	］Ando K，Furusawa K，Chu M C，Hanagate T，Tuji K，Sato S 2001 J. Am. Ceram. Soc. 84 2073
[21]	］Yang D Z 2002 Intelligent Materials and Intelligent systems （Tianjin：University of Tianjin Press （in chinese）［杨大智 2002 智能材料与智能系统（天津：天津大学出版社）］
[22]	］Chen X X，Dam M A，One K 2002 Science 295 1698
[23]	］Ando K，Shirai Y，Nakatani M 2002 J. Euro. Ceram. Soc. 22 121
[24]	］Kessler M R，Sottos N R，White S R 2003 Composite A 34 743
[25]	］Kim Y W，Ando K，Chu M C 2003 J. Am. Ceram. Soc. 86 465
[26]	］Greenwood J A 2004 J. Phys. D 37 2557
[27]	］Zhang H L，Huang P Z，Sun J，Gao H 2004 Appl. Phys. Lett. 85 1143
[28]	］Toohey K S，Sottos N R，Lewis J A，Moore J S，White S R 2007 Nature Mat. 6 581
[29]	］Kim H S，Kim M K，Kang S B，Ahn S H，Nam K W 2008 Mat. Sci. Eng. A 483-484 672
[30]	］Dementsov A，Privman V 2008 Phy. Rev. E 78 021104-1-6
[31]	］Caruso M M，Blaiszik B J，White S R，Sottos N R，Moore J S 2008 Adv. Fun. Mat. 18 1898
[32]	］Wool R P 2008 Soft Matter 4 400
[33]	］Chen D Y，Chen K J，Guo S H，Huang R，Huang X F，Li W，Ma Z Y，Wei D Y，Xu J，Xu L，Yao J，Zhou，J 2008 Chin. Phys. B 17 303
[34]	］Zhang J M，Huang Y H，Xu K W，Ji V 2007 Chin. Phy. 16 210
[35]	］Yin T，Zhou L，Rong M Z，Zhang M Q 2008 Smart Mater. Struct. 17 015019
[36]	］Cheng Z Q, Sun X W, Xia G Q, Li H Q, Sheng H M, Qian R 2000 Acta Phys. Sin. 49 375 （in Chinese）［程知群、孙晓玮、夏冠群、李洪芹、盛怀茂、钱蓉 49 375］
[37]	］Li Y C, Luo Z C, Wei D, Zhang G Y, Zhang H 2009 Acta Phys. Sin. 58 444 （in Chinese）［李昱材、罗志成、魏丹、张国英、张辉 2009 58 444］
[38]	］Chen Z, Huo J L, Lu Y L, Wang Y X, Zhang J, Zhao Y, Zhen H H 2009 Acta Phys. Sin. 58 631 （in Chinese）［陈铮、霍进良、卢艳丽、王永欣、张静、赵彦、甄辉辉 2009 58 631］
[39]	］Cui C, Ma X Y, Yang D R 2008 Acta Phys. Sin. 57 1037 （in Chinese）［崔灿、马向阳、杨德仁 2008 57 1037］
[40]	］Gu S Y, Wu Q, Zhao H P, Zhou Z C 2008 Acta Phys. Sin. 57 1025 （in Chinese）［顾苏怡、吴倩、赵宏平、周正存 2008 57 1025］
[41]	］Li Y J, Xu A G, Yang Q L, Zhang G C, Zhao Y H 2008 Acta Phys. Sin. 57 940 （in Chinese）［李英骏、许爱国、杨其利、张广财、赵艳红 2008 57 940］
[42]	］Jin H M, Felia Adriana, Aroyave Majorri 2008 Acta Phys. Sin. 57 561 （in Chinese）［靳刊明, Felix Adriana, Aroyave Majorri 2008 57 561］
[43]	］Li W W, Sun K 2006 Acta Phys. Sin. 55 1921 （in Chinese）［李万万、孙康 2006 55 1921］
[44]	］Li W W, Sun K 2007 Acta Phys. Sin. 56 6514 （in Chinese）［李万万、孙康 2007 56 6514］
[45]	］Zhang G Y, Zhang H, Liu C M, Zhou Y J 2005 Acta Phys. Sin. 54 1771 （in Chinese）［张国英、张辉、刘春明、周永军 2005 54 1771］
[46]	］Wu W H，Zhang J L，Zhou H W，Guo X Z，Huang Y N 2008 Appl. Phys. Lett. 92 011918-1-3
[47]	］Ying X N，Yuan Y H，Zhang L，Huang Y N，Wang Y N，Wang X L，Zhou D S，Xue G 2006 Rev. Sci. Instru. 77 053902-1-12
[48]	］Huang Y N，Zhang J L，Ying X N 2006 Progress in Physics 26 359 （in Chinese）［黄以能、张晋鲁、应学农 2006 物理学进展 26 359］
[49]	］Ying X N，Yuan Y H，Zhang L，Huang Y N，Yang Z，Wang Y N 2006 Progress in Physics 26 408 （in Chinese）［应学农、袁颖憨、张亮、黄以能、杨震、王业宁 2006 物理学进展 26 408］
[50]	］Zhou H W，Zhang J L，Huang Y N，Ying X N，Zhang L，Wu W H，Shen Y F 2007 Acta Phys.Sin. 56 6547 （in Chinese）［周恒为、张晋鲁、黄以能、应学农、张亮、吴文惠、沈异凡 2007 56 6547］
[51]	］Zhang J L，Zhang L L，Wu W H，Zhou H W，Guo X Z，Huang Y N 2008 Appl. Phys. Lett. 92 131906-1-3
[52]	］Guo X Z，Zhou H W，Zhang J L，Wu W H，Zhang J L，Huang Y N 2009 Acta Phys.Sin. 59 417 （in Chinese）［郭秀珍、周恒为、张丽丽、吴文惠、张晋鲁、黄以能 2009 59 417］
[53]	］Mullin J W 1997 Crystallization （Oxford：Butterworth-Heinemann）
[54]	］Huang Y N，Wang Y N，Shen H M 1992 Phys. Rev. B 46 3290
[55]	］Huang Y N，Li X，Ding Y，Wang Y N，Shen H M，Zhang Z F，Fang C S，Zhou S H，Fang P C W 1997 Phys. Rev. B 55 16159

[1]	胡庭赫, 李直昊, 张千帆. 元素掺杂对储氢容器用高强钢性能影响的第一性原理和分子动力学模拟. , 2024, 73(6): 067101. doi: 10.7498/aps.73.20231735
[2]	唐瀚玉, 王娜, 吴学邦, 刘长松. 剪切振动下湿颗粒的力学谱. , 2018, 67(20): 206402. doi: 10.7498/aps.67.20180966
[3]	周恒为, 刘君, 雷婷, 黄以能. 液态簧振动力学谱在蛋白质水凝胶脱水变性过程的应用研究. , 2013, 62(7): 076203. doi: 10.7498/aps.62.076203
[4]	刘启能. 研究一维掺杂声子晶体缺陷模的解析方法. , 2011, 60(4): 044302. doi: 10.7498/aps.60.044302
[5]	王坤鹏, 闫石. 不同荷电态替位缺陷Sp对磷酸二氢钾激光损伤的影响. , 2011, 60(9): 097401. doi: 10.7498/aps.60.097401
[6]	郭秀珍, 周恒为, 张丽丽, 吴文惠, 张晋鲁, 黄以能. 邻苯二甲酸二酯系玻璃材料中裂纹愈合效应研究. , 2010, 59(1): 417-421. doi: 10.7498/aps.59.417
[7]	章海锋, 马力, 刘少斌. 磁化等离子体光子晶体缺陷态的研究. , 2009, 58(2): 1071-1076. doi: 10.7498/aps.58.1071
[8]	马力, 章海锋, 刘少斌. 非磁化等离子体光子晶体缺陷态的研究. , 2008, 57(8): 5089-5094. doi: 10.7498/aps.57.5089
[9]	贾仁需, 张义门, 张玉明, 郭辉, 栾苏珍. 4H-SiC同质外延的绿带发光与缺陷的关系. , 2008, 57(7): 4456-4458. doi: 10.7498/aps.57.4456
[10]	蔡旭红, 林旭升, 石全, 赵年顺. 用紧束缚方法描述光子晶体缺陷耦合的共振频率移动. , 2007, 56(5): 2742-2746. doi: 10.7498/aps.56.2742
[11]	刘海兰, 顾牡, 张睿, 徐荣昆, 黎光武, 欧阳晓平. CuI晶体缺陷态电子结构及其施主-受主对发光机理的研究. , 2006, 55(12): 6574-6579. doi: 10.7498/aps.55.6574
[12]	万威, 唐春艳, 王玉梅, 李方华. GaN晶体中堆垛层错的高分辨电子显微像研究. , 2005, 54(9): 4273-4278. doi: 10.7498/aps.54.4273
[13]	李丽君, 王作新, 吴锦雷. Hg1-xCdxTe晶体缺陷的正电子湮没寿命. , 1998, 47(5): 844-850. doi: 10.7498/aps.47.844
[14]	高飞, 杨顺华. 晶体缺陷规范场方法处理运动螺型位错. , 1990, 39(7): 81-87. doi: 10.7498/aps.39.81
[15]	高飞. 晶体缺陷规范场中的刃位错. , 1990, 39(10): 1591-1598. doi: 10.7498/aps.39.1591
[16]	杨翠英, 张道范, 吴星, 周玉清, 冯国光. 光折变BaTiO3晶体缺陷的分析电子显微镜研究. , 1989, 38(12): 2003-2007. doi: 10.7498/aps.38.2003
[17]	冯锡淇, 应继锋, 王锦昌, 刘建成. OH-吸收带作为铌酸锂晶体缺陷结构的探针. , 1988, 37(12): 2062-2067. doi: 10.7498/aps.37.2062
[18]	王天民, 下斗米道夫, 堂山昌男. 用正电子湮没研究NiAl中的晶体缺陷. , 1986, 35(6): 704-708. doi: 10.7498/aps.35.704
[19]	郭常霖. β—SiC外延层中晶体缺陷的观察. , 1982, 31(11): 1526-1533. doi: 10.7498/aps.31.1526
[20]	冯端. 晶体缺陷研究的进展. , 1979, 28(2): 141-151. doi: 10.7498/aps.28.141

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