TWed2k - 讀書會 - [轉貼][應用科學]可彎的玻璃

捨我其誰
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#1 : 2007-4-5 09:46 AM 只看本作者

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版主 chian180 : 謝謝捨我兄，分享此項特別的科學新知．

評分:+3

[Apr 03, 2007]

應用科學：可彎的玻璃

編輯 tslim 報導轉載自科景網站 (http://sciscape.org)

金屬玻璃(metallic glass)的可彎曲程度越來越大了，這也使得它們在應用上越來越重要。

雖然金屬玻璃的強度較大，但是此性質也造成它比較易碎。在一般的金屬中，原子是排列成均勻的晶體陣列的，或是至少是由許多小區域的規則結晶互相堆疊而成的。因此當金屬受到應力作用時，結晶的小區域會平移到鄰近的區域而與鄰近區域的原子保持互相吸引的狀態，使得金屬可以保持彎曲而不會斷裂。但是在金屬玻璃裡的原子卻是沒有規律地任意分佈在材料裡面，就像液體一樣。因此一旦受到應力，每個原子平移後找不到同時相互吸引的原子，因而就造成斷裂。

在過去，研究人員就已經藉著將金屬和小的奈米粒子混和，做出可以彎曲的金屬玻璃。在這些金屬玻璃裡的裂縫會沿著材料傳遞，直到碰到奈米粒子為止。但是這些金屬玻璃只能稍微地彎曲，而且，這些材料的製作相當困難且昂貴。因此在Chinese Academy of Science's Institute of Physics in Beijing的物理學家Wei Hua Wang及其同僚才想設法尋找更簡單的解決方案。他們在一般被用來製作金屬玻璃的原料鋯、鋁、銅及鎳中尋找配方，最後他們找到了一個簡單的方法，可以使得在材料中正好是堅硬且高密度的區域外面包著軟的低密度的區域。因此，當研究人員彎折材料時，從某個區域開始的裂縫不會傳到下一個區域。材料不再因為一個小裂縫而整個碎掉，而是會把應力分散到許多的小裂縫，使得它比之前的材料可以有更大程度的彎曲。這個結果發表於2007年三月九日的Science上。

Stanford University in California的材料學家Reinhold Dauskardt認為這是個相當重要的結果。可是他也注意到，在論文裡呈現的數據只集中在當材料受到擠壓時的情形，而沒有被拉扯時的情形。後者關係到的是材料所可以承受的張力為何，這是在許多的應用上，例如支撐建築物的結構，ㄧ個很重要的性質。因此，如果這個新的材料也可以承受這種形式應力的話，那就幾乎可以取代大部分現有的材料了。

參考來源：

ScienceNow: New Glass Bends Rule, but Doesn't Break It
Super Plastic Bulk Metallic Glasses at Room Temperature

相關連結：

金屬玻璃

本文版權聲明與轉載授權資訊：

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This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 2.5 Taiwan License.
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何謂金屬玻璃呢??

玻璃的形成是當任何物質由液體冷卻成為固體而沒有結晶 (crystallizing) 。大部份的金屬在冷卻時都會結晶，把它們的原子排列成有規則的圖案，叫做格構 (lattice) 。但如果結晶不出現，原子便會隨機排列 (random arrangement) ，成為金屬玻璃 (metallic glass) 。

普通玻璃的原子也是隨機排列，但它不是金屬。金屬玻璃並不透明，它擁有獨特的機械 (mechanical) 和磁牲 (magnetic) 特質，不易破碎和不易變形 (deform) 。它是製造變壓器、哥爾夫球棒和其他產品的理想物料。

目前生產的金屬玻璃是較薄和較細的，因為金屬冷卻時很快便會結晶，所以需要非常快的冷凍。美國約翰斯鶴健士大學 (John Hopkins University) 的研究員何納喬 (Todd Hufnagel) ，正研究如何生產有超級強力、彈力和磁力特質，但是較為大塊的金屬玻璃。這種新的金屬玻璃會保持固體而不會在高溫下結晶，這將會適於製造引擎零件及軍用武器。

用鐵造的金屬玻璃是很好的磁牲物質，而且由於加熱後便變得柔軟，容易鑄造成不同形狀的製成品。

圖中所見是何納喬利用感應熔爐 (induction furnace) ，很快地將金屬混合物溶化，變為金屬玻璃。

Photo courtesy of Mike McGovern, John Hopkins University
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所以
在近幾年的材料科學中....算起來也快10年了
金屬玻璃可以算是新開發出來的材料
在前面的敘述中
我們可以知道金屬玻璃是一種非晶材料
而且金屬玻璃有許多獨特的特性
像是高強度、高硬度、高彈性、高耐蝕性及高軟磁性等特性
因為這些特性
而使用金屬玻璃研發之產品也越來越多
也受到越來越多人的重視
我們台灣也不例外
在假金屬工業研究發展中心舉辦「第一屆台灣非晶質材料研討會」
目的希望更多人投入學術及產業的發展研究........
金屬玻璃~
我是最近看科學報導才知道的
我們台灣好像也是在民國93年後才開始有些動作
而且好像也是少數人才知道有這種東西
新聞好像也沒有過類似報導
看來~
我們的推廣還是不夠....
人家外國都研究了10幾年了