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超级玻璃

补充:0  浏览:2515  发布时间:2016-3-29

  这种新型金属玻璃加入了一些微量的钯元素,一种具有超高“容积剪切率”的坚硬金属元素,它抵消了玻璃材料不可避免的脆弱易碎性。



  简介


  玻璃能比钢铁还坚固和强力。一种新型的容损金属玻璃,已经被证明超出了任何已知材料的强度和韧性,美国能源部(DOE)、劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)和加州理工学院的研究人员合作测试通过了这一新发现。更令人惊喜的是,这种玻璃似乎很快就能投入日常使用。


  战略性的运用


  研究结果标志着金属玻璃的制造得到了第一次战略性的运用。可以利用这一工艺来制造更强更坚韧的玻璃制品。这一研究成果已经在美国能源部科学办公室经过了鉴定和测试,支持加州理工学院的制造工作则是美国国家科学基金会。


  超高“容积剪切率”


  “由于含钯元素这种高容积剪切率的金属,剪切带形成所需要的能量远低于剪切带断开成为裂口的能量,”里奇解释道,“这就导致了这种玻璃具有超强的可塑性,能够抵抗巨大的冲击力,这种冲击力只能让它弯曲,而不是碎裂。”


  里奇是伯克利实验室材料学部和美国加州大学伯克利分校材料科学与工程系联合任命的项目主持人,这一研究结果发表在<自然>杂志上,里奇教授同样也是其中一位作者。


  技术


  “我们跟裂缝玩的游戏就是尽量延长裂缝的广泛性,通过其他玻璃金属的合成办法,让整个材料在断裂之前拥有更强的可塑性变化。”里奇说,“另外,钯元素能够提供优秀的、不同寻常的屏蔽能力,在对付非晶体材料的开放性裂纹方面具有神奇的功效。这让我们的金属玻璃具有了能够跟已知的最坚硬的金属相媲美的韧性。这种坚固和韧性的配合,或者说抗损伤的延展性能的罕见组合,超出了我们已知的最强硬最坚固的材料范围。”


  最初的新玻璃材料样本是由含磷、硅和锗的微量钯元素混合,取得了直径约一毫米的玻璃棒,而后来加州理工学院的研究人员添加了银元素,让玻璃棒的厚度扩大到六毫米。这种金属玻璃的大小是有限的,必须迅速冷却或者“淬火”,才能得到最后的非晶态液态金属。


  “我们的经验是,为了制作金属玻璃,我们至少需要五种元素。这样,当我们冷却材料的时候,它就不知道按照什么晶体结构来排序,从而具备非晶体状态。”里奇说。


  “传统观点认为,材料的强度和韧性是一对互相排斥的属性。这就使得我们的金属玻璃具有挑战人智力的刺激性。我们是在逆流而行,把玻璃的坚硬属性套在了金属的抗损延展性的封套里。”

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