Uus metallklaas ületab tugevuselt kõiki tuntud materjale
„Tulemused märgivad uue metallklaasi tootmise strateegia esmakordset rakendamist ning usutavasti saame seda kasutada veelgi tugevama ja vastupidavama klaasi valmistamiseks,“ ütles uurimuse Berkeley-poolset töörühma juhatanud materjaliteadlane Robert Ritchie.
Uus metallklaas kujutab endast mikrosulamit, milles leidub pallaadiumit — metalli, mida iseloomustab klaasjate materjalide haprust neutraliseeriv mahu ja nihkepinge kõrge jäikustegur (ingl bulk-to shear stiffness ratio), vahendab PhysOrg.com.
„Tänu pallaadiumisisaldusega materjalide mahu ja nihkepinge kõrgele koefitsiendile on nihkepinge-vöötide tekkimiseks vaja palju vähem energiat kui nende vöötide muutmiseks murdejoonteks,“ ütles Ritchie. „Selle tulemusel ilmutab klaas pinge all haruldast plastilisust, mis võimaldab seda pigem painutada kui murda.“
Klaasjatel materjalidel on mittekristalliline, amorfne ehitus, mis muudab need olemuselt tugevaks, ent vältimatult hapraks. Kui metallide kristallstruktuur võib sisaldada mikrostrukturaalseid takistusi (metallisulge, teraliste osakeste piire jne), mis pärsivad lõhede levikut, pole klaasi amorfses struktuuris midagi, mis prao kujunemist takistaks. Eriti teravalt ilmneb probleem metallklaaside juures, kus juba kaduvväikeste pingete mõjul on lihtsad tekkima üksikud nihkepinge-jooned, mis levivad kiiresti läbi kogu materjali ja põhjustavad katastroofilisi purustusi.
Uue metallklaasi esimesed näidised kujutasid endast pallaadiumi mikrosulameid fosfori, räni ja germaaniumiga, millest vormiti umbes ühe millimeetrise läbimõõduga klaasvardad. Hõbeda lisamine sulamisse võimaldas suurendada varraste läbimõõtu kuue millimeetrini. Metallklaasi gabariitidele seab piiri vajadus vedelaid metalle lõpliku amorfse struktuuri saavutamiseks kiirkorras jahutada e karastada.
„Rusikareegli kohaselt on metallklaasi valmistamiseks vaja vähemalt viit elementi, nii et kui me materjali karastame, ei tea see, millist kristallstruktuuri moodustada ning otsustab vaikimisi amorfse vormi kasuks,“ ütles Ritchie.