شیشه‌های ‌محکم‌تر از استیل

شیشه‌هایی قوی‌تر و محکم‌تر از استیل؟ بله نوع جدیدی از شیشه‌های متالیک مقاوم و بادوام که طی همکاری مشترک محققان با بخش انرژی ایالات متحده و آزمایشگاه ملی برکلی و انستیتوی …

شیشه‌هایی قوی‌تر و محکم‌تر از استیل؟ بله نوع جدیدی از شیشه‌های متالیک مقاوم و بادوام که طی همکاری مشترک محققان با بخش انرژی ایالات متحده و آزمایشگاه ملی برکلی و انستیتوی فناوری کالیفرنیا (کلتک)‌ تولید و مورد آزمایش قرار گرفته‌‌‌اند خواصی به مراتب بالاتر و بادوام‌تر از تمامی مواد شناخته شده توسط این گروه را به‌معرض نمایش گذاشته‌‌اند. جالب‌تر این که شاید مدل بهینه شده این شیشه جدید همین روزها به بازار عرضه شود.

«رابرت ریچی» مهندس مواد که تیم برکلی را رهبری می‌کند معتقد است این نتایج نشان از استفاده استراتژی جدیدی برای تولید شیشه متالیک می‌دهد و ما باور داریم که با استفاده از این استراتژی می‌توانیم شیشه‌‌ای محکم و بسیار سفت تولید کنیم.

شیشه‌های متالیک جدید میکرو آلیاژی با خواص پالادیم است؛ پالادیم فلزی با ضریب سختی بالاست که شکنندگی‌ ذاتی مواد شیشه‌‌ای را از بین برده و بی‌اثر می‌کند.

به دلیل ضریب کشیدگی بالای پالادیم موادی که دارای پوششی از این فلز هستند خاصیت انعطاف‌پذیری بیشتری یافته و راحت‌تر خم می‌شوند.

مواد شیشه‌ای دارای ساختار بی‌شکل (نامنظم)‌ و غیرکریستالی هستند که ذاتا آنها را سخت اما شکننده ساخته است. در حالی که ساختارهای کریستالی فلزی می‌توانند با ایجاد سدهای میکروساختاری از گسترش شکنندگی جلوگیری کنند در ساختارهای بی‌شکل شیشه‌ای چنین موانعی جهت جلوگیری از گسترش شکنندگی وجود ندارد.

در اولین اقدام شیشه متالیک با نام DH۳ ساخته شد. در این محصول جلوگیری از گسترش شکنندگی به وسیله فاز دوم کریستالی فلز انجام می‌شد. در این فرآیند با ایجاد موانع ریزساختاری از گسترش یک شکاف باز شده جلوگیری می‌شد.

اضافه کردن پالادیم به ترکیب مواد سخت باعث افزایش انعطاف‌پذیری و جلوگیری از شکنندگی آن می‌شد.

این ترکیب چنان استحکامی به مواد شکننده و سخت مانند شیشه می‌بخشد که نظیر آن را شاید در سفت‌ترین و محکم‌ترین مواد شناخته شده ندیده باشیم.

نمونه اولیه شیشه فلزی تولید شده میکروآلیاژی متشکل از پالادیم فسفردار، سیلیکون و ژرمانیم بوده و حاصل آن میله‌های شیشه‌ای با قطر حدودا یک میلی‌متر است. اضافه کردن نقره به ترکیب، محققان را قادر می‌سازد که میله‌هایی با قطر ۶ میلی‌متر هم بسازند.

با یک حساب سرانگشتی برای ساختن شیشه‌های متالیک، نیاز به حداقل ۵ عنصر داریم تا پس از ترکیب، آنها را آبدیده کنیم.

بودجه‌ تست و توصیف اختصاصی مواد جدید در لابراتوار برکلی توسط اداره علوم DEO فراهم شده و بودجه مراحل ساخت شیشه‌ متالیک در Cal Tech توسط بنیاد ملی علم تامین شده است.