Stiklas, stipresnis už plieną

Medžiagų pasaulyje stiprumas (jėgos, kurią medžiaga gali atlaikyti) ir kietumas (jos gebėjimas atsispirti lūžimui) nėra tik skirtingi požymiai; juos labai sunku pasiekti kartu. Dabar bendradarbiaujant mokslininkams iš Caltech ir Energetikos departamento Lawrence'o Berkeley nacionalinės laboratorijos buvo sukurta stiklo forma, kuri turi abi savybes. Jis stipresnis ir kietesnis nei plienas ar, tiesą sakant, bet kuri kita žinoma medžiaga. Medžiagoje yra paladis – metalas, kurio galimas panaudojimas stikluose buvo pripažintas prieš 45 metus.

Sudužimo įrodymas: Elektroninė mikrografija, paimta po lenkimo bandymo. Mėginys nesulūžo.

Tai tikriausiai geriausia žalai atspari medžiaga, kurią matėme, sako Robertas Ritchie , Kalifornijos universiteto Berklyje profesorius, išbandęs naują medžiagą. Jis sako, kad tokio kietumo iš 100 procentų stiklo dar niekas nepasiekė ir kad yra galimybė masiškai gaminti stiklą.

Julija Greer , Caltech medžiagų mokslo docentas, kuris nedalyvavo kuriant medžiagą, sako, kad ji gali įveikti metalinių stiklų apribojimus.

Darbas aprašytas šią savaitę žurnale paskelbtame tyrime Gamtos medžiagos . Marios Demetriou , Caltech profesorius ir pagrindinis šio straipsnio autorius, teigia, kad šis darbas buvo susijęs su ypač stipriu paprasčiausio stiklo variantu, vadinamu marginaliniu stiklu, ir paverčiant jį dar stipresne forma, žinoma kaip masinis stiklas.

Tai, ką mes padarėme, radome labai, labai kietą kraštinį stiklą, pagamintą iš paladžio su mažomis metaloidų, tokių kaip fosforas, silicis ir germanis, frakcijomis, iš kurių buvo gauti vieno milimetro storio pavyzdžiai. Ir mes tiesiog pasakėme, kad pridėkime labai mažai to, kas padidėtų, bet netaptų trapūs, sako Demetriou. Pridėjus 3,5 procento sidabro į šį kraštinį stiklą, Demetriou sugebėjo padidinti storį iki šešių milimetrų, išlaikant jo kietumą.

Šių metalinių stiklų Achilo kulnas yra tas, kad kai juos traukiate įtemptai arba bandote kaip nors deformuoti, jie katastrofiškai sugenda, sako Greer. Taip atsitinka dėl to, kad susidaro vadinamosios šlyties juostos, maži defektai, kurie susilieja į venas primenančius raštus, kurie greitai išsivysto kaip įtrūkimai, dėl kurių stiklas lūžta veikiant ypač mažoms įtempimams. Tačiau, anot tyrėjų, paladžio stiklas sukuria tiek daug šių juostų, kad jos sudaro blokuojantį modelį, kuris neleidžia įtrūkimams plisti nepakenkiant bendroms medžiagos savybėms.

Ritchie sako, kad gali būti įmanoma derinti kitus elementus, kad būtų dar geresni akiniai. Džonas Levandovskis , Case Western Reserve universiteto metalurgijos profesorius, sako: Vienas iš šio projekto rezultatų bus paskatinti daug dirbti susijusiose srityse, tiriant detales, modeliuojant, analizuojant temperatūros poveikį arba tai, kas atsitiks, kai jį išbandysite.

Apribojimas yra labai didelė paladžio kaina. Todėl, sako Ritchie, nors yra daugybė konstrukcinių pritaikymų, kuriuose būtų galima panaudoti didelį šios medžiagos stiprumą ir tvirtumą, pavyzdžiui, automobilių ir kosmoso komponentams, daugelis iš jų rinkoje pasirodys nepraktiški.

Demetriou nusiteikęs optimistiškiau. Jis mano, kad metalinio stiklo paklausa jau yra, ir teigia, kad toks produktas kaip dantų implantas, pagamintas iš šių medžiagų, galėtų būti prieinamas per ateinančius penkerius metus. Jis teigia, kad tai būtų puiki alternatyva tradiciniams implantams, pagamintiems iš tauriųjų metalų, kurie yra minkštesni ir standesni, todėl labiau linkę nusidėvėti arba sukelti kaulų atrofiją.

Pirmasis žingsnis yra įtikinti gamintoją, kad medžiaga turi unikalių ir neįprastų savybių, sako jis. Tada reikės atlikti keletą jo veikimo, ilgaamžiškumo ir biologinio suderinamumo testų, kad būtų galima galutinai nustatyti, ar kaina bus konkurencinga.

Kalbant apie didelio masto konstrukcijų, tokių kaip tiltai, kūrimą, Demetriou sako, kad kaina tikriausiai to neleistų. Tačiau jis turi vilčių sukurti ką nors pigesnio. Jei sukursime geležies ar vario lydinį su šiomis savybėmis, jis sako, aš jums pasakysiu štai ką: mes visam laikui išstumsime plieną iš verslo.

paslėpti