新型“金屬玻璃”研制成功

    一種新型“金屬玻璃”日前在美國橡樹嶺國家實驗室研制成功。這個在科學界引起轟動的成果，出自兩名華裔科學家之手。     記者采訪了該實驗室負責這項研究的華裔科學家呂昭平先生。他詳細介紹了這種新型非晶態鋼材的元素和特性。
    要了解“金屬玻璃”，首先得了解什么是金屬，什么是玻璃以及兩者的差別。金屬在從液態冷卻凝固的過程中有確定的凝固點，原子按一定的規律排列，形成晶體；而玻璃從液態到固態是連續變動的，沒有明確的分界線，即沒有固定凝固點。因此，金屬是一種典型的晶體材料，它的許多特性是由其內部晶體結構決定的；而玻璃卻是一種非晶體材料，固態玻璃和液態玻璃內部原子呈無序排列。
    1960年，美國科學家皮·杜威等首先發現某些液態貴金屬合金（如金—硅合金）在冷卻速度非常快的情況下，當金屬內部的原子來不及“理順”位置，仍處于無序狀態時，便馬上凝固了，成為非晶態金屬。這些非晶態金屬具有類似玻璃的某些結構特征，故稱為“金屬玻璃”。一開始，這種金屬玻璃大都是很薄的帶狀材料，應用受到限制。20世紀80年代，隨著“塊體金屬玻璃”的問世（直徑達到毫米級），非晶態金屬的應用才有所推廣。
    塊體金屬玻璃雖然是種難得的好材料，但它們主要是以鋯或鉑等作為主要元素機體，成本非常高。材料科學家們20年來一直在尋找便宜的大塊金屬玻璃，直到現在才取得突破性進展。目前他們研究出來的這代金屬玻璃，以50％的鐵，加上鉬、釔、錳、碳、硼、鉻和鈷等化學元素，混合而成。其突破在于：首先是在技術上，合金的玻璃形成能力大為增強。與過去相比，釔的加入使材料形成非晶態能力大大增強，合金材料的冷卻速度放慢了許多；其次，合成材料用的鐵等其他元素都比較便宜，所以成本較低；三是產品的尺寸比過去大，過去金屬玻璃棒直徑只能以毫米計算，現在可以達到1．2厘米。更主要的是，通過他們對此種非晶態合金形成機理的詳細研究，人們對此類材料的制備、形成能力以及所涉及的凝固過程都有了進一步的認識。這種新型金屬玻璃最主要特點和優勢是：硬度是常規鋼材的兩倍；由于它內在組合沒有縫隙，所以有很強的抗腐蝕能力，不變質，重量輕；在一定的溫度下有很高的柔性，它可以像泥巴一樣，任你怎么捏都可以，但完全冷卻后又非常堅硬。其不足之處是韌性不夠理想。
    對于此類材料的用途，呂昭平認為非常廣泛。由于它的超常堅硬，在軍事上可以用于制造槍炮子彈、導彈和裝甲車等。在體育上，適合于許多體育用品。比如用在高爾夫球桿上，就可以有更大的反彈力，使球能打得很遠。它也可以用在電腦和手機的外殼上，輕便、美觀、堅硬。它的性能和特點更為許多珠寶商帶來商機。總之，它的用途不勝枚舉。

上一篇：日本開發出多功能窗用玻璃 下一篇：可自動調溫、保護隱私的環保玻璃

【回到頂部】