Металлическое стекло: как оно может изменить мир

Электронно-сканирующий микроскоп изображения металлического стекла.

Что происходит, когда вы смешиваете физические свойства стекла (хрупкие и текучие) и металла (жесткие и жесткие)? Вы получаете металлическое стекло, конечно. С 1960-х годов ученые показали, что можно быстро превратить некоторые сплавы в металлическое стекло. Действительно, очень быстро. Сотни градусов за доли секунды. В конце концов вы получите сплав, который ведет себя как металл и стекло. Некоторые в три раза сильнее титана и имеют модуль упругости кости, все при этом чрезвычайно легкий. Они также намного проще в обработке, чем металлы. В целом, металлическое стекло удивительно и имеет возможность преобразовать мир, точно так же как другой удивительный материал: графен , Итак, почему мы не видим больше этого? Часть проблемы заключается в том, что исследования продвигаются мучительно медленно, но это может измениться после того, как группа исследователей в Сиднее сообщила о модели атомной структуры металлического стекла. Если до сих пор ученые испытывали различные сплавы и технику в темноте методом проб и ошибок, то теперь у них есть кулинарная книга по металлическому стеклу.

Стекло кажется твердым, но на самом деле это не совсем так. Он одновременно твердый и жидкий. Это на самом деле вязкая, но она течет так медленно, что вы можете подумать, что он совершенно твердый. Научное название для стекла - аморфное твердое вещество, в то время как металлы - неаморфные твердые вещества. Разница между ними заключается в атомной структуре. Стекло, аморфное твердое тело, состоит из атомов, расположенных в хаотической, случайной структуре, а в металлах - в упорядоченной решетке.

Армированное стекло не совсем новое. Корнинг Gorilla Glass покрывает сотовые телефоны, телевизоры и другую бытовую электронику, чтобы она не разбилась при падении. Pyrex, используемый в зеркалах для телескопов и выпечки с 1915 года, подвергается воздействию тепла, чтобы противостоять поломке. Но такие очки менее хрупкие, но не жесткие. В идеале вам нужен тип стекла, с помощью которого можно строить самолеты, автомобили, здания и даже космические корабли. Для такого рода приложений требуется прочный и прочный материал, поэтому сталь так популярна. Но металлическое стекло имеет лучшее сочетание прочности и прочности, чем любая сталь.

Фотография тонкого гибкого металлического стекловолокна (слева) и электронно-микроскопическое изображение металлического стеклянного каната, сотканного из таких волокон (справа). Изображение: Природа

Эти аморфные стеклообразные структуры представляют собой металлические сплавы, состоящие из трех или более металлов, таких как магний, медь и иттрий (Mg-Cu-Y). Механические и физические свойства BMG сильно зависят от концентрации химических элементов, из которых состоит сплав. И когда правильная комбинация элементов нагревается или охлаждается при определенных температурах с определенными скоростями, получающиеся материалы могут быть чрезвычайно впечатляющими. Некоторые утверждают, что металлическое стекло может революционизировать мир, уступая только пластику при ударе.

Однако выявление тех сплавов, которые могут образовывать металлическое стекло, является утомительным процессом. Было подсчитано, что до настоящего времени исследована только мельчайшая доля потенциальных объемных металлических формирователей стекла. Исследователи из Школы материаловедения и инженерии в Новом Южном Уэльсе предлагают альтернативное решение: ловить рыбу сетью вместо крючков. В частности, они придумали новую модель атомной структуры металлического стекла, которая позволяет им предсказать, какая комбинация металлов сделает лучшие металлические стекла. Не менее 200 новых металлических стеклянных сплавов только на основе титана, магния, серебра, меди и цинка были продемонстрированы в исследовании, опубликованном в Природа , Теперь, это всего лишь вопрос систематического перехода к каждому из них. Будущее выглядит хорошо.

Похожие

Комментарии