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奇怪的新玻璃证明其耐用性是钢的两倍

诀窍在于:创造更多其他玻璃状物质破裂的原因——类似裂纹的特征。下一步:用非贵金属制造它。

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金属玻璃在原子尺度上。|卡罗尔·加兰德 供图

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工程师们长期以来一直在寻找一种既有玻璃强度又有金属韧性的材料。但这两种特性几乎是相互排斥的。坚固、刚性的材料往往易碎(想想玻璃),而抗破碎的韧性材料通常具有延展性(想想铜)。加州理工学院材料科学家 马里奥斯·德米特里乌 及其同事最近制造出一种由金属制成的玻璃,其综合强度和韧性是表现最佳的钢的两倍,钢是衡量损伤容忍度的基准合金。“在尝试了 109 种不同的元素组合后,我们打破了这一障碍,”德米特里乌说。

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有趣的是,德米特里乌的新型金属玻璃 的强度源于其主要弱点。在熔化并将贵金属钯和银与其他成分混合后,对产品的快速冷却将原子冻结成类似于玻璃的混乱排列。与传统玻璃一样,应力会将原子重新排列成称为剪切带的变形。但与玻璃中发生的情况不同,这些带不会发展成破坏性裂纹,而是会积极地增殖和互锁,形成抵御裂纹的屏障。

最终,德米特里乌希望使用成本更低的金属来复制这种新型合金的性能——钯和银使其成本比钢高约 1000 倍。例如,一种基于铁的金属玻璃可用于制造不易凹陷的车辆保险杠或几乎坚不可摧的飞机零件。从短期来看,德米特里乌的钯合金可能会被用于耐刮擦且无需更换的牙科植入物。

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