摘要 據(jù)美國物理學(xué)組織網(wǎng)站報道,目前,科學(xué)家最新研制一種金屬合金材料,它比鋼鐵更堅硬,但卻像塑料一樣萬能通用,可吹塑制成任意的形狀。數(shù)十年以來,材料科學(xué)家嘗試研制一種最理想的材料,它能夠...
據(jù)美國物理學(xué)組織網(wǎng)站報道,目前,科學(xué)家最新研制一種金屬合金材料,它比鋼鐵更堅硬,但卻像塑料一樣萬能通用,可吹塑制成任意的形狀。 數(shù)十年以來,材料科學(xué)家嘗試研制一種最理想的材料,它能夠吹塑形成復(fù)雜結(jié)構(gòu),且像塑料一樣易于塑造和低成本,但不失去金屬的強(qiáng)度和堅固度。美國耶魯大學(xué)材料科學(xué)家簡-施羅斯(Jan Schroers)帶領(lǐng)一支研究小組發(fā)現(xiàn)塊狀金屬玻璃(BMGs)能夠隨意排列原子,而不像普通金屬中有序的晶體結(jié)構(gòu),該合金材料能夠像塑料一樣隨意地吹塑成普通金屬無法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜外形,期間并不失去金屬的硬度和堅固度。目前,他們將這項最新研究發(fā)表在3月1日出版的《材料期刊》雜志上。
施羅斯說:“塊狀金屬玻璃像普通金屬,但卻可以像塑料一樣吹塑制造,具有簡易性和廉價性。”目前,該研究小組已制造出無縫金屬瓶、表殼、微型諧振器和醫(yī)學(xué)埋植器等復(fù)雜結(jié)構(gòu)物體,整個制造過程不足1秒,其強(qiáng)度卻是普通鋼鐵的兩倍。
塊狀金屬玻璃的成本與高端鋼材相近,但加工費(fèi)用卻像塑料一樣低廉。施羅斯指出,這種新型材料是由多種材料合成,其中包括:鋯、鎳、鈦和銅。研究小組在低溫和低壓狀態(tài)下對該合金材料進(jìn)行吹塑,該合金材料可明顯地變軟,很容易像塑料一樣形成流體,但不會像普通金屬一樣結(jié)晶化。
低溫和低壓使研究小組能將塊狀金屬玻璃具備前所未有的多功能性、簡易性和精確性。為了精細(xì)地控制和維持理想溫度吹塑,研究小組在真空或者液態(tài)下加工塊狀金屬玻璃。施羅斯說:“其優(yōu)點(diǎn)在于可避免其它金屬成形加工工藝中出現(xiàn)的典型性摩擦,吹塑加工能夠完全消除摩擦,使我們能建立任何復(fù)雜外形的物體,甚至包括納米級物體。”
施羅斯和研究小組同事已使用這項最新加工技術(shù)為微型機(jī)電系統(tǒng)制造微型諧振器,以及陀螺儀和其它諧振應(yīng)用的微型電動精密儀器。此外,通過吹塑塊狀金屬玻璃,研究小組能夠?qū)⑷齻€分離加工步驟(塑造、焊接和打磨)合成一個傳統(tǒng)金屬加工處理,使人們將以前難以處理的費(fèi)時、耗能加工處理過程縮短至不足1分鐘完成。
施羅斯說:“這是塑造金屬加工的一個完全典范,塊狀金屬玻璃兼具塑料和普通金屬的特性,連同簡易、經(jīng)濟(jì)和精密性吹塑制作工藝,將潛在地影響近百年來合成塑料及相關(guān)加工方法的發(fā)展。”