金属玻璃是什么?能像金属一样坚硬,又能像塑料一样容易塑形

金属和塑料是人们生活中的非常重要的两种材料,但它们有不同的性质。这两种材料对于基础设施和科学技术都很重要,并且他们有互补的优点和缺点。金属又硬又坚韧,但是却很难塑造出复杂的造型。塑料很容易被塑造成各种形状,但是却又脆又软。


所以,科学家思考,能不能制造一种材料,能像金属一样坚硬,又能像塑料一样容易塑形。它看着像金属一样闪闪发光,并且不透明,同时还可以像金属一样导热和导电。但是它要比大多数金属坚硬得多,这也就意味着它们可以承受很强的压力,却不会被折弯或折断。

这种特殊的金属,科学家称之为玻璃态金属或金属玻璃。它的优良特性来源于它的非晶体结构。一般的普通金属,都是晶体结构。即在它们为固态时,它们的原子结构是规则排列的。但科学家使它变为了非晶态金属。


非晶态金属通常是一种合金而不是纯金属。这种合金包含尺寸明显不同的原子,导致在熔融状态下自由体积低,因此比其他金属和合金的粘度高达几个数量级。粘度阻止了原子移动到足以形成一个有序的晶格。这种材料结构也导致了冷却过程中的低收缩率,以及对塑性变形的抵抗。没有晶界,即结晶材料的薄弱点,导致更好的抗磨损和抗腐蚀能力。非晶态金属,虽然在技术上是玻璃,但也比氧化玻璃和陶瓷更坚韧,更不脆。所以它们可以被用来制作超锋利的手术刀、网球拍、高尔夫球杆、雪杖等。


首次关于金属玻璃的报道,是由W.Klemen、Willens和Duwez于1960年在加州理工学院生产的一种合金(Au75Si25)。

而最近,西北大学的一个团队报告了使用人工智能在一年内预测和评估20000种不同的可能的金属玻璃合金的样品。他们的方法有望加快新的非晶态金属合金的研究和上市时间。相信在不久的将来,人们都可以用上金属玻璃。

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