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      精彩詞條

      超級(jí)玻璃

      補(bǔ)充:0  瀏覽:26944  發(fā)布時(shí)間:2016-3-29

        這種新型金屬玻璃加入了一些微量的鈀元素,一種具有超高“容積剪切率”的堅(jiān)硬金屬元素,它抵消了玻璃材料不可避免的脆弱易碎性。



        簡(jiǎn)介


        玻璃能比鋼鐵還堅(jiān)固和強(qiáng)力。一種新型的容損金屬玻璃,已經(jīng)被證明超出了任何已知材料的強(qiáng)度和韌性,美國能源部(DOE)、勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室(伯克利實(shí)驗(yàn)室)和加州理工學(xué)院的研究人員合作測(cè)試通過了這一新發(fā)現(xiàn)。更令人驚喜的是,這種玻璃似乎很快就能投入日常使用。


        戰(zhàn)略性的運(yùn)用


        研究結(jié)果標(biāo)志著金屬玻璃的制造得到了第一次戰(zhàn)略性的運(yùn)用。可以利用這一工藝來制造更強(qiáng)更堅(jiān)韌的玻璃制品。這一研究成果已經(jīng)在美國能源部科學(xué)辦公室經(jīng)過了鑒定和測(cè)試,支持加州理工學(xué)院的制造工作則是美國國家科學(xué)基金會(huì)。


        超高“容積剪切率”


        “由于含鈀元素這種高容積剪切率的金屬,剪切帶形成所需要的能量遠(yuǎn)低于剪切帶斷開成為裂口的能量,”里奇解釋道,“這就導(dǎo)致了這種玻璃具有超強(qiáng)的可塑性,能夠抵抗巨大的沖擊力,這種沖擊力只能讓它彎曲,而不是碎裂。”


        里奇是伯克利實(shí)驗(yàn)室材料學(xué)部和美國加州大學(xué)伯克利分校材料科學(xué)與工程系聯(lián)合任命的項(xiàng)目主持人,這一研究結(jié)果發(fā)表在<自然>雜志上,里奇教授同樣也是其中一位作者。


        技術(shù)


        “我們跟裂縫玩的游戲就是盡量延長(zhǎng)裂縫的廣泛性,通過其他玻璃金屬的合成辦法,讓整個(gè)材料在斷裂之前擁有更強(qiáng)的可塑性變化。”里奇說,“另外,鈀元素能夠提供優(yōu)秀的、不同尋常的屏蔽能力,在對(duì)付非晶體材料的開放性裂紋方面具有神奇的功效。這讓我們的金屬玻璃具有了能夠跟已知的最堅(jiān)硬的金屬相媲美的韌性。這種堅(jiān)固和韌性的配合,或者說抗損傷的延展性能的罕見組合,超出了我們已知的最強(qiáng)硬最堅(jiān)固的材料范圍。”


        最初的新玻璃材料樣本是由含磷、硅和鍺的微量鈀元素混合,取得了直徑約一毫米的玻璃棒,而后來加州理工學(xué)院的研究人員添加了銀元素,讓玻璃棒的厚度擴(kuò)大到六毫米。這種金屬玻璃的大小是有限的,必須迅速冷卻或者“淬火”,才能得到最后的非晶態(tài)液態(tài)金屬。


        “我們的經(jīng)驗(yàn)是,為了制作金屬玻璃,我們至少需要五種元素。這樣,當(dāng)我們冷卻材料的時(shí)候,它就不知道按照什么晶體結(jié)構(gòu)來排序,從而具備非晶體狀態(tài)。”里奇說。


        “傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為,材料的強(qiáng)度和韌性是一對(duì)互相排斥的屬性。這就使得我們的金屬玻璃具有挑戰(zhàn)人智力的刺激性。我們是在逆流而行,把玻璃的堅(jiān)硬屬性套在了金屬的抗損延展性的封套里。”

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