容損金屬玻璃

　　容損金屬玻璃 - 簡介
　　一種新型的容損金屬玻璃，已經(jīng)被證明超出了任何已知材料的強(qiáng)度和韌性，美國能源部（DOE）、勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室（伯克利實(shí)驗(yàn)室）和加州理工學(xué)院的研究人員合作測試通過了這一新發(fā)現(xiàn)。更令人驚喜的是，這種玻璃似乎很快就能投入日常使用。
容損金屬玻璃 - 構(gòu)成
　　這種新型金屬玻璃加入了一些微量的鈀元素，一種具有超高“容積剪切率”的堅(jiān)硬金屬元素，它抵消了玻璃材料不可避免的脆弱易碎性。由于含鈀元素這種高容積剪切率的金屬，剪切帶形成所需要的能量遠(yuǎn)低于剪切帶斷開成為裂口的能量，這就導(dǎo)致了這種玻璃具有超強(qiáng)的可塑性，能夠抵抗巨大的沖擊力，這種沖擊力只能讓它彎曲，而不是碎裂。
容損金屬玻璃 - 研究
　　玻璃材料具有非結(jié)晶、無定形的結(jié)構(gòu)，使它們雖然非常堅(jiān)固，但也極度易碎，而金屬的晶體結(jié)構(gòu)可以提供抵抗碎裂的阻力（包括內(nèi)含的某些雜質(zhì)、晶界等），從而抑制碎裂的裂縫生成并擴(kuò)大。而玻璃并不具備這種晶體結(jié)構(gòu)，所以無法制止碎裂的裂紋擴(kuò)展。而這個問題在金屬玻璃上顯得更為尖銳，哪怕一個小小的剪切帶都能在微弱的力量作用下進(jìn)行災(zāi)難性的擴(kuò)大。
　　在早期的研究工作中，在伯克利實(shí)驗(yàn)室和加州理工學(xué)院的合作之下，制造出被稱為“DH3”的金屬玻璃，其中金屬晶相的介入能夠阻斷裂紋擴(kuò)展。這種金屬晶相采取樹突的形式滲透到玻璃的非晶結(jié)構(gòu)，用以防止裂紋蔓延成一個開放的裂口。而在這個新的工藝中，合作者們制作出了純玻璃材料，其獨(dú)特的化學(xué)成分起到了促使通過多重剪切帶形成從而制止裂縫的擴(kuò)大。
　　最初的新玻璃材料樣本是由含磷、硅和鍺的微量鈀元素混合，取得了直徑約一毫米的玻璃棒，而后來加州理工學(xué)院的研究人員添加了銀元素，讓玻璃棒的厚度擴(kuò)大到六毫米。這種金屬玻璃的大小是有限的，必須迅速冷卻或者“淬火”，才能得到最后的非晶態(tài)液態(tài)金屬。
容損金屬玻璃 - 意義
“我們的研究結(jié)果標(biāo)志著金屬玻璃的制造得到了第一次戰(zhàn)略性的運(yùn)用。我們相信可以利用這一工藝來制造更強(qiáng)更堅(jiān)韌的玻璃制品。”主持這一研究的伯克利實(shí)驗(yàn)室材料學(xué)家羅伯特•里奇如是說。