Необычный материал под названием металлическое стекло отрыт уже довольно давно. Однако массового практического его применения до сих пор не найдено, несмотря на то, что состав обладает особыми свойствами. Они настолько уникальны, что могли бы совершить настоящую техническую революцию в технологиях.
Металлическое стекло и его свойства
Купить где-либо образцы металлического стекла практически невозможно. Однако если постараться, то можно найти в интернет-магазинах тонкую металлическую ленту из этого материала. Ее еще называют аморфным металлом. Если вам удастся где-то найти и купить такую ленточку, то вы сможете сами убедиться в ее необычных свойствах.
Металлическое стекло – это сплав металлов: кобальта (83,7%), кремния (9,4%), железа (3,7%), хрома (3,2%). Взяв впервые в руки этот материал, вы сразу обратите внимание на его гибкость и упругость. Если на обычной алюминиевой фольге можно легко оставить заломы и изменить ее форму, то с этой полоской так поступить не получится. При любых механических воздействиях (сжимании, скручивании) она остается идеально ровной и прямой.
При разрезании ножницами металлического стекла, на месте разреза остаются сколы. Что несвойственно для обычных сплавов металлов.
Что такое стекло?
Стекло в классическом понимании – это особая структура. Нагляднее всего понять это можно, если рассмотреть структуру материала на примере кварца – природного минерала, состоящего из диоксида кремния. В естественном виде это вещество, имеющее кристаллическую решетку в своей структуре.
Если кварц измельчить и расплавить в печи с добавлением других веществ (например, буры, оксида алюминия, нитратом натрия и др.), то на выходе мы получим расплав, в котором все молекулы хаотично перемешаны. Примеси ионов натрия в материале не дадут при застывании образоваться вновь упорядоченной кристаллической решетке. Молекулы просто замрут в хаотичном порядке, формируя стекло (аморфное состояние вещества).
Чем металлическое стекло отличается от обычной нержавеющей стали?
Металлическое стекло – это также материал с аморфной структурой. Нержавеющая же сталь, лишь внешне похожая на наш уникальный материал. Она имеет упорядоченную структуру молекул. Следовательно не обладает особыми свойствами.
Для получения аморфного металлического состава используется смесь, но уже не кварца и других веществ, а металлов. Их расплавляют в индукционной печи. Затем, расплав выливают на вращающийся холодный медный барабан. Металл мгновенно застывает, образуя длинную ленту. При скорости охлаждения, превышающей миллион градусов в секунду, атомы металлов не успевают образовывать кристаллическую решетку. В результате получается беспорядочная смесь атомов. Согласитесь, ситуация схожа с технологией создания стекла. Но, в этом случае все происходит с металлом.
Если расплав металлов будет застывать долго, то в нем успеют образоваться маленькие кристаллики. Вы можете наглядно их увидеть, если сломаете гвоздь или железный прут. В месте разлома будет видна шероховатая поверхность, образуемая кристаллами. Они являются причиной формирования слабых участков в материале.
В ленте из металлического стекла кристаллов нет. Поэтому такой материал слабо подвержен деформации. По своим характеристикам аморфный металл получается в несколько раз тверже и прочнее стали. Также он практически не подвержен окислению на воздухе.
Единственный способ изменить форму и свойства металлического стекла – это нагреть его до высокой температуры. При нагревании до 300˚С атомы металла перестроятся в совершенно другую форму, что позволит изменить конфигурацию изделия. Если температуру увеличить еще больше, то структура материала кристаллизируется и сделает его невероятно хрупким.
Применение
Ферромагнитные ленты из металлического стекла используют для изготовления сердечников трансформаторов. Материал позволяет увеличить эффективность устройств из-за снижения потерь вихревых токов в переменном магнитном поле.
Но, трансформаторы с сердечниками из металлического стекла используются редко из-за высокой стоимости. Их можно встретить преимущественно в Китае или Индии. В этих странах сосредоточена сегодня основная часть производства этого материала.
Применение металлического стекла остается редкостью. По большей части его используют при создании лабораторного оборудования или в проектах NASA. Материал можно также встретить в дорогих изделиях, изготавливаемых на заказ, например эксклюзивных часах.
Увы, уникальный материал, изобретенный еще в 60-х годах не получил широкого применения. А как бы хорошо было иметь, например, телефон с тонким корпусом, который не бьется, не ломается и не царапается. Сегодня же нам остается лишь надеяться, что ученые найдут способ удешевить производство металлического стекла, и мы сможем пользоваться им повсеместно.
