Towards ultrastrong glasses

Advanced Materials

Volumn 23, Issue 39, 2011, Pages 4578-4586

  Wondraczek, Lothar ^a   Mauro, John C ^b   Eckert, Jürgen ^c,d   Kühn, Uta ^c   Horbach, Jürgen ^e   Deubener, Joachim ^f   Rouxel, Tanguy ^g  

^a UNIVERSITY OF ERLANGEN NUREMBERG   (Germany)

^b Corning Incorporated ^*  (United States)

^c Institute for Complex Materials   (Germany)

^d DRESDEN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Germany)

^e HEINRICH HEINE UNIVERSITY   (Germany)

^f CLAUSTHAL UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Germany)

^g UNIVERSITÉ DE RENNES 1   (France)

Author keywords

elastic properties; glass; glassy materials; material strength; toughness

Indexed keywords

ATOMISTIC MODELING; CHEMICAL HETEROGENEITIES; COMMUNICATIONS SYSTEMS; DAMAGE RESISTANCE; ELASTIC PROPERTIES; EMERGING APPLICATIONS; FRACTURE BEHAVIOR; GLASS PRODUCTS; GLASS STRENGTH; GLASSY MATERIALS; LARGE-AREA GLASS SUBSTRATE; MATERIAL STRENGTH; MECHANICAL PERFORMANCE; MICROSCOPIC MECHANISMS; ROLL-TO-ROLL PROCESSING; STRENGTHENING TECHNIQUE; SURFACE FLAW; TOUCH SCREEN;

BIOMECHANICS; BRITTLE FRACTURE; DISPLAY DEVICES; ELASTICITY; FLEXIBLE DISPLAYS; MATERIALS PROPERTIES; METALLIC COMPOUNDS; METALLIC GLASS; NANOSTRUCTURED MATERIALS; STRENGTHENING (METAL); SUBSTRATES; TOUGHNESS;

GLASS;

GLASS; METAL; SILICATE; SILICATE SODIUM;

ARTICLE; CHEMISTRY; MOLECULAR DYNAMICS; TEMPERATURE;

GLASS; METALS; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION; SILICATES; TEMPERATURE;

EID: 80054704609     PISSN: 09359648     EISSN: 15214095     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adma.201102795     Document Type: Article

References (110)

1. Global Roadmap for Ceramic and Glass Technology, (Ed:, S. Freiman,) Wiley, Hoboken, NJ, 2007.
2. C. E. Inglis, Trans. Inst. Naval Arch. 1913, 55, 219.
3. A. A. Griffith, Philos. Trans. R. Soc. London Ser. A 1921, 221, 163.
4. C. R. Kurkjian, P. K. Gupta, R. K. Brow, N. Lower, J. Non-Cryst. Solids 2003, 316, 114.
5. M. D. Demetriou, M. E. Launey, G. Garrett, J. P. Schramm, D. C. Hofmann, W. L. Johnson, R. O. Ritchie, Nat. Mater. 2011, 10, 123.
6. A. L. Greer, Nat. Mater. 2011, 10, 88.
7. L. Wondraczek, J. C. Mauro, J. Eur. Ceram. Soc. 2009, 29, 1227.
8. C. Bennemann, C. Donati, J. Baschnagel, S. C. Glotzer, Nature 1999, 399, 246.
9. A. Furukawa, H. Tanaka, Nat. Mater. 2009, 8, 601.
10. K. D. Vargheese, A. Tandia, J. C. Mauro, J. Chem. Phys. 2010, 132, 194501.
11. B. Champagnon, L. Wondraczek, T. Deschamps, J. Non-Cryst. Solids 2009, 355, 712.
12. B. Mantisi, S. Adichtchev, S. Sirotkin, L. Rafaelly, L. Wondraczek, H. Behrens, C. Marcenat, N. V. Surovtsev, A. Pillonnet, E. Duval, B. Champagnon, A. Mermet, J. Phys.: Condens. Matter 2010, 22, 025402.
13. S. Reibstein, L. Wondraczek, D. de Ligny, S. Krolikowski, S. Sirotkin, J.-P. Simon, V. Martinez, B. Champagnon, J. Chem. Phys. 2011, 134, 204502.
14. P. Daguier, B. Nghiem, E. Bouchaud, F. Creuzet, Phys. Rev. Lett. 1997, 78, 1062.
15. T. Rouxel, J. Am. Ceram. Soc 2007, 90, 3019.
16. K. L. Loewenstein, Phys. Chem. Glasses 1961, 2, 69.
17. A. Makishima, J. D. Mackenzie, J. Non-Cryst. Solids 1975, 17, 147.
18. N. Soga, H. Yamanaka, C. Hisamoto, M. Kunugi, J. Non-Cryst. Solids 1976, 22, 67.
19. B. Bridge, A. A. Higazy, Phys. Chem. Glasses 1986, 27, 1.
20. J. Rocherullé, C. Ecolivet, M. Poulain, P. Verdier, Y. Laurent, J. Non-Cryst. Solids 1989, 108, 187.
21. S. Inaba, S. Fujino, K. Morinaga, J. Am. Ceram. Soc. 1999, 82, 3501.
22. W. H. Wang, J. Non-Cryst. Solids 2005, 351, 1481.
23. V. N. Novikov, A. P. Sokolov, Nature 2004, 431, 861.
24. T. Rouxel, H. Ji, J.P. Guin, F. Augereau, B. Rufflé, J. Appl. Phys. 2010, 107, 094903.
25. T. Rouxel, H. Ji, T. Hammouda, A. Moreac, Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 225501.
26. H. Ji, E. Robin, T. Rouxel, J. Mech. Mater. 2009, 41, 199.
27. J. J. Lewandowski, W. H. Wang, A. L. Greer, Philos. Mag. Lett. 2005, 85, 77.
28. B. R. Lawn, A. G. Evans, S. M. Wiederhorn, J. Mater. Sci. 1980, 15, 1207.
29. H. J. Leamy, T. T. Wang,., H. S. Chen, Metall. Mater. Trans. B 1972, 3, 699,.
30. X. K. Xi, D. Q. Zhao, M. X. Pan, W. H. Wang, Y. Wu, J. J. Lewandowski, Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 125510
31. F. Célarié, S. Prades, D. Bonamy, L. Ferrero, E. Bouchaud, C. Guillot, Marliére, Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 075504.
32. J.-P. Guin, S. M. Wiederhorn, Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 215502.
33. L. Wondraczek, A. Dittmar, C. Oelgardt, F. Célarié, M. Ciccotti, C. Marlière, J. Am. Ceram. Soc. 2006, 89, 746.
34. G. Pezzotti, A. Leto, Phys. Rev. Lett. 2009, 103, 175501.
35. M. Ciccotti, J. Phys. D Appl. Phys. 2009, 42, 214006.
36. S.M. Wiederhorn, J. Am. Ceram. Soc. 1967, 50, 407
37. S.M. Wiederhorn, H. Johnson, J. Am. Ceram. Soc. 1973, 56, 192
38. M. Ciccotti, M. George, V. Ranieri, L. Wondraczek, C. Marlière, J. Non-Cryst. Solids 2008, 354, 564.
39. A. Grimaldi, M. George, G. Pallares, C. Marlière, M. Ciccotti, Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 165505.
40. E. A. Leed, J. O. Sofo, C. G. Pantano, Phys. Rev. B 2005, 72, 155427.
41. W. L. Johnson, K. Samwer, Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 195501.
42. A. Inoue, B. Shen, H. Koshiba, H. Kato, A. R. Yavari, Nat. Mater. 2003, 2, 661.
43. B. L. Shen, A. Inoue, J. Phys. Condens. Mater. 2005, 17, 5647.
44. X. J. Gu, A. G. McDermott, S. J. Poon, G. J. Shiflet, Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 211905.
45. A. Inoue, A. Takeuchi, Mater. Trans. JIM 2002, 43, 1892.
46. H. S. Chen, J. T. Krause, E. Coleman, J. Non-Cryst. Solids 1975, 18, 157.
47. M. F. Ashby, A. L. Greer, Scripta Mater. 2006, 54, 321.
48. K. Hajlaoui, A.R. Yavari, A. LeMoulec, W. J. Botta,., F. G. Vaughan, J. Das, A. L. Greer, Å. Kvick, J. Non-Cryst. Solids 2007, 353, 327.
49. J. Schroers, W. L. Johnson, Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 255506.
50. J. Das, M. B. Tang, K. B. Kim, R. Theissmann, F. Baier, W. H. Wang, J. Eckert, Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 205501.
51. A. Inoue, W. Zhang, T. Tsurui, A. R. Yavari, A. L. Greer, Philos. Mag. Lett. 2005, 85, 221.
52. K. F. Yao, F. Ruan, Y. Q. Yang, N. Chen, Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 122106.
53. J. Eckert, J. Das, S. Pauly, C. Duhamel, J. Mater. Res. 2007, 22, 285.
54. J. J. Lewandowski, P. Lowhaphandu, Philos. Mag. A 2002, 82, 3427.
55. G. Sunny, J. J. Lewandowski, V. Prakash, J. Mater. Res. 2007, 22, 389.
56. F. H. Della Torre, A. Dubach, M. E. Siegrist, J. F. Löffer, Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 091918.
57. J. J. Lewandowski, W. H. Wang, A. L. Greer, Philos. Mag. Lett. 2005, 85, 77.
58. Y. H. Liu, G. Wang, R. J. Wang, D. Q. Zhao, M. X. Pan, W. H. Wang, Science 2007, 315, 1385.
59. K. Hajlaoui, A. R. Yavari, B. Doisneau, A. LeMoulec, W. J. Botta, G. Vaughan, A. L. Greer, A. Inoue, W. Zhang, A. Kvick, Scripta Mater. 2006, 54, 1829.
60. K. B. Kim, J. Das, F. Baier, M. B. Tang, W. H. Wang, J. Eckert, Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 051911.
61. J. Das, S. Pauly, C. Duhamel, B. C. Wei, J. Eckert, J. Mater. Res. 2007, 22, 326.
62. A. R. Yavari, A. Le Moulec, A. Inoue, N. Nishiyama, N. Lupo, E. Matsubara, W. J. Botta, F. G. Vaughan, M. di Michiel, A. Kvick, Acta Mater. 2005, 53, 1611.
63. J. J. Lewandowski, A. L. Greer, Nat. Mater. 2006, 5, 15.
64. Y. Zhang, N. Stelmashenko, Z. Barber, J. J. Lewandowski, A. L. Greer, J. Mater. Res. 2007, 22, 419.
65. J. C. Phillips, J. Non-Cryst. Solids 1979, 34, 153.
66. J. C. Mauro, Am. Ceram. Soc. Bull. 2011, 90, 31.
67. P. Boolchand, G. Lucovsky, J. C. Phillips, M. F. Thorpe, Philos. Mag. 2005, 85, 3823.
68. M. F. Thorpe, J. Non-Cryst. Solids 1983, 57, 355.
69. H. He, M. F. Thorpe, Phys. Rev. Lett. 1985, 54, 2107.
70. M. F. Thorpe, J. Non-Cryst. Solids 1995, 182, 135.
71. U. Senapati, K. Firstenberg, A. K. Varshneya, J. Non-Cryst. Solids 1997, 222, 153.
72. A. N. Sreeram, A. K. Varshneya, D. R. Swiler, J. Non-Cryst. Solids 1991, 130, 225.
73. G. Yang, B. Bureau, T. Rouxel, Y. Gueguen, O. Gulbiten, C. Roiland, E. Soignard, J. L. Yarger, J. Troles, J.-C. Sangleboeuf, P. Lucas, Phys. Rev. B 2010, 82, 195206.
74. A. K. Varshneya, D. J. Mauro, B. Rangarajan, B. F. Bowden, J. Am. Ceram. Soc. 2007, 90, 177.
75. J. C. Mauro, A. K. Varshneya, J. Am. Ceram. Soc. 2007, 90, 192.
76. P. K. Gupta, J. C. Mauro, J. Chem. Phys. 2009, 130, 094503.
77. M. M. Smedskjaer, J. C. Mauro, Y. Yue, Phys. Rev. Lett. 2010, 105, 115503.
78. A. Meyer, J. Horbach, W. Kob, F. Kargl, H. Schober, Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 027801.
79. A. Kushima, X. Lin, J. Li, X. Qian, J. Eapen, J. C. Mauro, P. Diep, S. Yip, J. Chem. Phys. 2009, 131, 164505.
80. M. Tsamados, A. Tanguy, C. Goldenberg, J.-L. Barrat, Phys. Rev. E 2009, 80, 026112.
81. F. Varnik, L. Bocquet, J.-L. Barrat, L. Berthier, Phys. Rev. Lett. 2011, 90, 095702.
82. E. Maloney, M. O. Robbins, J. Phys.: Condens. Matter 2008, 20, 244128.
83. J. Zausch, J. Horbach, EPL 2009, 88, 60001.
84. F. Shimizu, S. Ogata, J. Li, Mater. Trans. 2007, 48, 2923.
85. R. L. Moorcroft, M. E. Cates, S. M. Fielding, Phys. Rev. Lett. 2011, 106, 055502.
86. M. L. Falk, Phys. Rev. B 1999, 60, 7062.
87. K. Muralidharan, K.-D. Oh, P. A. Deymier, K. Runge, J. H. Simmons, J. Mater. Sci. 2007, 42, 4159.
88. A. Pedone, G. Malavasi, M. C. Menziani, U. Segre, A. N. Cormack, Chem. Mater. 2008, 20, 4356.
89. Y.-C. Chen, K.-I. Nomura, R. K. Kalia, A. Nakano, P. Vashishta, Phys. Rev. Lett. 2009, 103, 035501.
90. Y.-C. Chen, Z. Lu, K.-I. Nomura, R. K. Kalia, A. Nakano, P. Vashishta, Phys. Rev. Lett. 2007, 99, 155506.
91. D. Sopu, Y. Ritter, H. Gleiter, K. Albe, Phys. Rev. B 2011, 83, 100202 (R).
92. J. Horbach, S. Succi, Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 224503.
93. B. Luan, M. O. Robbins, Nature 2006, 435, 929.
94. R. Delgado-Buscalioni, K. Kremer, M. Praprotnik, J. Chem. Phys. 2008, 128, 114110.
95. A. Donev, J. B. Bell, A. L. Garcia, B. J. Alder, Multiscale Model. Simul. 2010, 8, 871.
96. J. Green, R. Tandon, V. M. Sglavo, Science 1999, 283, 1295.
97. H. W. Yund, P. Y. Shih, H. S. Liu, T. S. Chin, J. Am. Ceram. Soc. 1997, 80, 2212.
98. a) C. Hofman, J. Y. Suh, A. Wiest, G. Duan, M. L. Lind, M. D. Demetriou, W. L. Johnson, Nature 2008, 451, 1085
99. b) Y. H. Liu, G. Wang, R. J. Wang, D. Q. Zhao, M. X. Pan, W. H. Wang, Science 2007, 315, 1385.
100. C. C. Hays, C. P. Kim, W. L. Johnson, Phys. Rev. Lett. 2000, 84, 2901.
101. J. Eckert, U. Kühn, N. Mattern, G. He, A. Gebert, Intermetallics 2002, 10, 1183.
102. H. Ma, J. Xu, E. Ma, Appl. Phys. Lett. 2003, 83, 2793.
103. W. Höland, G. H. Beall, Glass ceramic technology, American Ceramic Society, Westerville, OH 2002, p. 88-96.
104. H. A. Bruck, T. Christman, A. J. Rosakis, W. L. Johnson, Scripta Metall. Mater. 1994, 30, 429.
105. J. Eckert, M. Seidel, N. Schlorke, A. Kübler, L. Schultz, Mater. Sci. Forum 1997, 235, 23.
106. A. Peker, W. L. Johnson, Appl. Phys. Lett. 1993, 63, 2342.
107. A. Inoue, T. Zhang, N. Nishiyama, K. Ohba, T. Masumoto, Mater. Trans. JIM 1993, 34, 1234.
108. G. Wilde, N. Boucharat, G. P. Dinda, H. Rosner, R. Z. Valiev, Mater. Sci. Forum 2006, 503-504, 425.
109. L. Q. Xing, J. Eckert, W. Löser, L. Schultz, Appl. Phys. Lett. 1999, 74, 664.
110. J. Saida, M. Matsushita, T. Zhang, A. Inoue, M. W. Chen, T. Sakurai, Appl. Phys. Lett. 1999, 75, 3497.