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    據美國《連線》雜志報道，目前，美國加利福尼亞理工學院研制一種最新方法制造出“金屬玻璃”材料，該材料的硬度和彈性是鈦的兩倍，用它制造的3毫米直徑合成金屬棒能夠支撐一輛2噸重的卡車，金屬棒僅僅出現輕度彎曲，而不像其他金屬棒被折斷。

 

    這種金屬材料可潛在用于航天和汽車制造行業，也可以用于電子制造業。其原因是金屬原子非常堅硬，許多金屬不需要如此強度，使用該材料制造的宇宙飛船和汽車將非常輕。玻璃液最早出現于上世紀50年代。該材料的超強硬度是由于其無序原子結構(因此有“玻璃液”之稱)，然而許多金屬卻是基于一定模型的脆弱水晶原子結構。當該材料處于高壓力之下，這種玻璃金屬的底側會變得脆弱易碎。在貫穿玻璃成分中混合了枝狀正常的晶體金屬結構，這增強了該原子壓力承受極限。

 

    以下為連線雜志公布的超強金屬玻璃制作過程照片：

 

金屬合成樣本熔化

 

 

    在制造這種金屬合成物時，最初采用一個特殊電弧熔化機完全熔化一個樣本，破壞其水晶結構并均勻混合其原子，從電極產生的等離子電弧延伸至鈦原子，并立即被熔化。目前，該樣本已形成有規律的金屬玻璃結構，在之后的制作進程中將形成枝狀水晶結構。

 

等離子電弧熔化機

 

 

    這種等離子電弧熔化機差不多能夠熔化包括鈹在內的任何類型金屬，當鈹熔化時，將產生混合氣體和形成氧化鈹的氧化物的水蒸汽，氧化鈹是一種危險的致癌物質。目前包含著少量鈹的實驗樣本在實驗室內的等離子弧熔化器中熔化，形成負面的壓力可以防止氧化鈹“逃溢”。

 

黑玻璃遮擋明亮白光

 

 

    在實驗樣本溶化時，一塊漆黑的黑玻璃會避免明亮的白光使實驗者眩目頭暈，當這片黑玻璃移除時，難以置信的一道明亮光束會照耀在墻壁上，點亮整個實驗室。

 

金屬玻璃樣本發出亮橙色

 

 

    在等離子電弧加熱超過3000開氏溫標，這個錠鐵狀金屬玻璃將釋放出明亮的橙色，放置金屬玻璃的銅底座槽中需要注入冷水，以防止在金屬玻璃熔化時銅底座槽出現蒸發。

 

實驗室實驗操作流程

 

 

    目前，金屬玻璃樣本合金已熔化放入一個同質玻璃中，可以形成樹狀結晶合金結構。加利福尼亞理工學院博士生道格拉斯·霍夫曼必須首次確保水流入銅底座槽(用于放置樣本)，并且銅底座槽具有隔熱效果。

 

    接下來，裝有實驗樣本的玻璃真空管和銅底座槽必須抽盡空氣，并注入氬惰性氣體(圖上墻角放置的藍色瓶)，這將避免實驗樣本被氧化。最后，霍夫曼手動轉動無線電頻率感應器的刻度，對銅底座槽上的實驗樣本加熱800-1000攝氏度。

 

無線電頻率感應器螺旋管

 

 

    無線電頻率感應器螺旋管在大約幾秒內對實驗樣本加熱800-1000攝氏度，這項進程的目標是在樣本的熔點之下加熱，使特定一部分樣本原子形成水晶結構。這是在水晶結構下建立增強枝狀結晶的突破性技術。

 

    無線電頻率感應器提供200伏特、50安培的電流通過螺旋管，通過感應作用加熱實驗樣本。這個螺旋管自身并不會變熱，但是實驗樣本會明顯發熱。在加熱溫度超過電弧熔化機時，無線電頻率感應器將提供更多的控制，使科學家可以調整合金詳細的成分比例。

 

合成金屬玻璃樣本冷卻

 

 

    合成金屬玻璃樣本在熔化槽內冷卻。

 

實驗操作失誤時的情況

 

 

    當一位學生操作失誤在實驗時忘記開啟冷卻閥，銅底座槽由于溫度過熱出現了破裂，銅比其他制造合金的金屬擁有更低的熔點，但是由于它有較高等級的導熱性，能夠將熱量傳遞在水中。在實驗中需要經常更換銅底座槽中的水。

 

合成金屬玻璃錠鐵

 

 

    如圖所示，這是準備用于機械測試的幾塊合成金屬玻璃錠鐵。

 

掃描電子顯微鏡分析

 

 

    掃描電子顯微鏡正在對實驗樣本表層結構進行詳細拍照，其中就包括由霍夫曼創建的合成金屬玻璃材料。

 

顯微鏡下水晶枝狀結晶

 

 

    顯微鏡圖片顯示水晶枝狀結晶如何影響合成金屬的壓力形成，左側圖片是實驗樣本結合小比例枝狀結晶，中部圖片是高比例枝狀結晶，右側圖片是沒有枝狀結晶的純金屬玻璃。

 

水晶枝狀結晶和玻璃結構對比

 

 

    電子顯微鏡顯示，水晶枝狀結晶和玻璃結構的實驗樣本，水晶枝狀結晶在圖中被標注為“bcc”，其圓心位置有立方體結構。從而可以對比左上圖水晶枝狀結晶中有序幾何矩陣原子和右上圖玻璃結構中隨機分子排列。