Etude des processus de vieillissement des matériaux amorphes hors d'équilibre

par Ali Kerrache

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Victor Teboul.

Soutenue en 2005

à Angers .


  • Résumé

    Nous utilisons des simulations par dynamique moléculaire hors d'équilibre pour étudier le vieillissement des verres de silice après une trempe rapide. Le présent modèle utilise la version modifiée du potentiel de van Beest et l'algorithme de Verlet pour résoudre les équations du mouvement. Ce potentiel reproduit relativement bien la structure et les propriétés dynamiques de la silice. Nous avons effectué des simulations dans un système comportant jusqu'à 9000 atomes pour ne pas avoir des effets liés à la taille de la boite. Dans les conditions que nous utilisons ici, nous avons montré que ce modèle reproduit bien les propriétés statiques et dynamiques de la silice amorphe. Nous avons trouvé que des hétérogénéités dynamiques apparaissent dans la silice surfondue lorsque la température est inférieure à 4000 K. Ces hétérogénéités dynamiques augmentent pendant le processus de vieillissement. Les atomes d'oxygène et de silicium montrent des similarités du point de vue des hétérogénéités dynamiques mais ces dernières évoluent différemment en fonction du temps. Nous avons étudié de manière plus approfondie le comportement des hétérogénéités dynamiques dans la silice surfondue et leur vieillissement. Nous avons aussi observé dans cette gamme de températures, l'apparition des mouvements en chaînes pour les hétérogénéités dynamiques. Nous avons étudié le vieillissement de différentes grandeurs physiques après une trempe rapide. Ces chaînes se comportent d'une manière différente pour les atomes d'oxygène et les atomes de silicium. Nous observons aussi différents types d'agrégation d'atomes. En étudiant le vieillissement de ces différents agrégats, nous trouvons un vieillissement différent dans les diverses agrégations dynamiques.

  • Titre traduit

    Aging process in amorphous materials out of equilibrium


  • Résumé

    Using molecular dynamics simulations we investigate the aging process in supercooled silica after a quench. We use the modified version of van Beest potential and the Verlet algorithm to integrate the equations of motion. It has been shown that this potential reproduces well the structure of silica. This potential is to our knowledge the best existing potentials to reproduce the dynamical properties of silica. The present simulations were carried out for systems of 9000 atoms. In these conditions, we show that this model reproduces the static and dynamic properties of silica which is a strong glass-former. We find that dynamical heterogeneities are present in silica for temperatures lower than 4000 K. These heterogeneities increase during the aging process. Oxygen and silicon atoms show similar heterogeneities but with a differing rate of change during aging process. We have also shown that the string-like motion is present when the temperature is lowered. We studied the changes of different observables after a rapid quench. We observe that oxygen and silicon atoms are heterogeneously moving in a string-like motion on different time scales to their maxi- mum of non Gaussian parameters. The average string size increases with decreasing temperatures.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (xv-170 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 157-170

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