Металлическое стекло

Изобретение стекла, которое может гнуться, уже само по себе кажется чем-то необычным. А вот гнущееся стекло, которое сделали специалисты из института физики Китайской академии наук I под руководством профессора Вэй Хуа Вана, к тому же представляет собой металлический сплав.

Разработкой сверхтонких металлических стёкол исследователи занимаются уже давно. Значительный прорыв в этой области был сделан около 10 лет назад, когда учёные научились выращивать такие материалы в виде тонких пластин. Область применения этих разработок оказалась очень широкой. Впрочем, у гибких стёкол есть существенный недостаток – высокая хрупкость.

Ранее для улучшения механических характеристик учёные добавляли специальные наночастицы в состав таких стёкол. Трещина, образовывавшаяся в таких материалах, распространялась до точки "встречи" с наночастицей, на которой и останавливалась.

Подробные материалы оказывались довольно дорогостоящими, поэтому профессор Ван и его коллеги решили заняться поиском более простого решения.

В результате серии экспериментов они смогли сделать стекло из сплава, созданного из циркония, алюминия, меди и никеля. Особенность получившегося материала в том, что в его структуре распределены зоны, состоящие из твёрдых и плотных областей, окружённых мягкими и менее плотными.

Из-за этого при изгибе не возникает большой трещины, а появляется множество мелких трещинок. Благодаря им сила, приложенная к изделию из такого стекла, распределяется равномерно по сечению изделия. Как утверждают исследователи, это свойство делает данный материал более гибким по сравнению с другими существующими аналогами.

Первые удачные опыты по охлаждению металлической жидкости были произведены в 1960 году. Капля расплавленного металла выстреливались на подложку из меди. (В ранних работах для этого применялась энергия пороховых газов обычного пистолета.) При ударе о медный экран капля расплющивается, моментально охлаждается (скорость охлаждения достигает 108-1010 град/с), и с медного «трамплина» в воздух взмывает крохотная лепешка твердого аморфного металла. В самых тонких местах ее толщина оказывается равной 0,0001 мм.

Существует еще несколько разновидностей метода «расплющивания капли». Главный их недостаток – малая производительность. Да и аморфный металл получается в виде мелкого порошка, а это не всегда удобно для практического использования. Но применение тех же принципов охлаждения позволило создать способы производства непрерывной ленты из аморфного металла. Вот один из возможных вариантов. На вращающийся медный диск льется тонкая струя расплавленного металла. Соприкасаясь с диском она охлаждается, и с диска сбрасывается уже застывшая аморфная лента.

Внешне металлическое стекло не имеет ничего общего с обычным прозрачным стеклом и ничем не отличается от обычного (кристаллического) металла. Но это – только внешне. Необычному для комнатных температур беспорядочному расположению атомов соответствуют и необычные свойства. Аморфный металл чрезвычайно тверд и прочен.

С помощью высокой твёрдости аморфных металлов практично изготовлять из них режущие инструменты (лезвия бритв).

Не менее перспективным представляется и другое замечательное свойство аморфного металла – исключительно высокая коррозионная стойкость. У некоторых стекол она превосходит стойкость нержавеющей стали.

Дата добавления: 2014-01-06