@ 2015.09.25 , 16:00

材料革新:比钢铁坚固三倍的柔性材料

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澳大利亚科学家发表了一份“指导手册”,它可以使金属玻璃的制造更容易、更便宜。所谓金属玻璃,指的是一种极其坚固的柔性合金,它被描述为“自塑料以后最重要的材料科学革新”。这种材料和科幻电影《终结者2》里用于制造T-1000的液态金属很像——被加热时,它具有像口香糖一样的延展性;但当它冷却下来时,其坚硬度却是钢铁的三倍。

科学家通过将镁、钯、铜等金属混合起来制造出许多不同的金属玻璃(又称非晶体金属)类型,制造方法已经持续了几十年。然而,这一切都是在昂贵的长时间试错之后得出的。现在,澳大利亚科学家制造出了一种金属玻璃的原子结构模型,它能够使科学家们得以快速且简便地预测哪种金属组合能够形成独特材料。这可是有史以来第一遭。

在这之前,探索形成这些材料的合金组成需要在实验室内进行长时间的试错过程。但有了我们的指导手册之后,我们可以开始创造许多新的有用的金属玻璃类型,并开始理解这些性能背后的原子基础。

金属玻璃和普通金属的区别在于它们的原子结构。普通金属在固态时是晶体,这表示它们的原子是以高度有序的方式进行排列的。而玻璃金属合金则相反,它的结构高度无序,原子排列不规则。

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这个新模型考察了不同金属的原子结构,并鉴别它们是否能够用于制造金属玻璃。新南威尔士大学的研究人员已经成功地用这个模型预测了200多种基于镁、银、铜、锌和钛的新型金属玻璃。

我们还将能够在原子级别上对这些材料进行操作,使它们拥有我们所需要的独特属性。

该模型的最大获益者未必是研究人员——尽管这将使他们日子过得轻松一些。真正令人激动的是,这很可能使这些酷酷的金属得以大批量生产,使它最终流通于商业市场。

金属玻璃合金的制造十分昂贵,因此它目前只用于利基产品中,例如iPhone的顶针、昂贵手表的发条、试验性医学移植、网球拍和高尔夫球杆。它们还将用于下一个火星探测器上。

但假如它们的制造变得更简单、更便宜,那么它将有更广的应用,包括个人电子设备、太空探测器、下一代电池的氢储存材料里所需使用到的种种坚硬元件。

本文译自 sciencealert,由译者 蛋花 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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