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未来编年史:透明铝

了解用透明铝做窗户如何可能成为现实,这受到了近期关于钠和锂在压力下研究的影响。

作者:Eric Wolff
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Michael D. 在《报道台》帖子中提问:

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在最近一期的《自然》杂志上,有两篇论文……详细介绍了钠和锂在极端压力下的特性。具体来说,如果将这两种金属置于 GPa 级压力(字面意思是 80-200 吉帕斯卡)下,它们会呈现出类似半导体的(甚至是超导体的)特性。钠在被挤压时实际上会变得光学透明。阅读这篇文章让我想起了《星际迷航》[电影] 中对“透明铝”的一种不太科学的解释……用透明金属做窗户的想法纯粹是科幻小说吗?

你提到的那篇关于高压钠的论文,确实在科学界引起了很大的轰动,而且是有充分理由的。纽约州立大学石溪分校的 Yanming Ma 和 Artem Oganov 博士证明,锂和钠在压力下会表现出奇怪的行为——比如变得透明。通常在非常高的压力下,元素会变成金属,例如氢。从直觉上看,这很有道理,因为随着压力的增加,原子被挤压在一起。电子被释放出来成为导体,元素呈现出金属结构。但实际上,在钠中,电子会排列成柱状,一个叠在一个上面。这会在原子之间产生空隙,而不是变成导体,它会变成绝缘体,并且恰好变得透明。

这一切都很酷,但并没有真正回答 Michael D. 的问题,因为钠承受的是 200 吉帕斯卡的压力,这种压力如果你要从木星表面前往其核心才能找到,而不是在《企业号》舰桥上。

然而!Scotty 在《星际迷航 IV:抢救未来》中给出的透明铝的配方,几乎是以氧化铝氮(ALONtm)的形式存在的。ALONtm 的硬度超过钻石,而且比防弹玻璃更能抵抗冲击。在空军测试中,它经受住了 0.50 口径狙击步枪的多轮射击。这种硬度还可以防止磨损,因为无论是沙子、石头还是夜间飞来的弹片都不会刮伤它。

在实际应用中,ALONtm 将作为驾驶舱盖风挡的外层。它将由一层薄玻璃和一层透明聚合物衬垫,以防止碎裂。总而言之,ALONtm 风挡将比传统的防弹风挡更薄、更轻。我的研究还不清楚它是否足够坚固,能够承受足够的水量来建造一个水族箱,用于容纳被捕获的克林贡飞船上的所有座头鲸,但这总算是个开始。

主要缺点是什么?它非常昂贵。传统的防弹玻璃每平方英寸售价 3 美元,但 ALONtm 的成本在 10-15 美元之间,这是 2005 年的价格。我找不到它更近期的应用,但这毕竟是军队,可能会被列为机密。

无论如何,Michael D.,我希望这回答了你的问题。

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