Получено очень прочное металлическое стекло

Специалисты из Калифорнийского технологического института и Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли получили металлическое стекло с очень высокой стойкостью к повреждениям, сообщает Компьюлента.

Стекло, в отличие от металлов, не имеет кристаллической структуры. Его аморфная структура никак не защищена от распространения трещин, что объясняет хрупкость стекла. Тот же недостаток есть и у металлических стёкол, которые также довольно легко разрушаются путём образования так называемых сдвиговых полос, перерастающих в трещины. Однако при появлении большого количества этих полос становится возможным достижение обратного эффекта: материал получит возможность изгибаться, не разрушаясь.

Именно такой материал, для которого энергия образования сдвиговых полос будет много меньше энергии, необходимой для их превращения в трещины, попытались создать авторы исследования.

Испробовав множество вариантов, они остановились на сплаве палладия, фосфора, кремния и германия, позволявшем получить стеклянные стержни диаметром около 1 мм. При добавлении серебра диаметр стержней удалось увеличить до 6 мм — размер образцов ограничивается тем, что исходный расплав требует очень быстрого охлаждения.

«Смешивая пять элементов, мы добиваемся того, что материал при охлаждении „не знает“, какую кристаллическую структуру принять, и выбирает аморфную», — поясняет один из участников исследования Роберт Ритчи (Robert Ritchie).

Эксперименты показали, что такое металлическое стекло действительно сочетает присущую стёклам твёрдость с характерным для металлов сопротивлением развитию трещин.

На практике новый материал, содержащий чрезвычайно дорогой палладий, наверняка будет использоваться редко. Возможно, он пригодится для изготовления зубных или каких-либо других медицинских имплантатов. «К сожалению, мы пока не определили, почему наш сплав имеет столь привлекательные характеристики, — говорит другой участник работ Мариос Деметриу (Marios Demetriou). — Если нам это удастся, можно будет попробовать создать удешевлённый вариант стекла на основе меди, железа или алюминия».

Полная версия отчёта будет опубликована в журнале Nature Materials.