Создан новый металл – прочнее, чем сталь, но гибкий как пластик

Представьте себе материал, который прочнее чем сталь, но гибкий как пластмасса и способен принимать, по-видимому, бесконечный ряд форм. На протяжении целых десятилетий ученые пытались найти такую идеальную субстанцию, которая могла бы принимать различные сложные формы с той же легкостью что и пластмасса, а также недорого обходится подобно пластмассе, но в то же время не уступать по силе и долговечности металлу.

Теперь научно-исследовательская группа под руководством Жана Счроэрса (Jan Schroers), материаловеда в Йельском Университете, продемонстрировала, что разработанные совсем недавно толстые металлические стекла (BMG) – сплавы металла, имеющие произвольное размещение атомов в отличие от нормальной, кристаллической структуры обнаруженной в обычных металлах – могут менять форму подобно пластмассе, что не невозможно в случае обычного металла, и при этом не жертвовать прочностью и долговечностью присущими металлу. Их сведения были описаны он-лайн в текущем выпуске журнала Materials Today.

"Эти сплавы похожи на обычный металл, который может принимать различные формы так же легко, как и пластмасса" – пояснил Счроэрс. Пока только группа создала множество предметов сложных форм, включая литые металлические бутылки, корпуса часов, миниатюрные резонаторы и биомедицинские имплантаты, которые могут принять определенную форму менее чем за минуту времени, но остаются такими же прочными, как и типичная сталь.

Материалы почти той же стоимости, что и обычная сталь, по словам ученых, могут обходиться так же дешево, как и пластмасса. Сплавы состоят из различных металлов, включая цирконий, никель, титан и медь.

Группа ученых придает форму сплавам при низких температурах и низком давлении, где толстое металлическое стекло сильно смягчается и стекает так же легко, как и пластмасса, но не кристаллизуется подобно обычному металлу. Именно низкие температуры и низкое давление позволили ученым сформировать материал BMG с беспрецедентным удобством, универсальностью и точностью. Для того чтобы тщательно контролировать и поддерживать идеальную температуру во время процесса, группа формировала BMG в вакууме или в жидкости.

"Хитрость состоит в том, чтобы избегать трения, обычно присутствующее в других методах формирования" – отметил Счроэрс. "Процесс придания формы полностью устраняет трение, позволяя нам создавать любое количество сложных форм, вплоть до наномасштбных".

Профессор Счроэрс и его группа уже используют свой новый метод обработки для изготовления миниатюрных резонаторов для микроэлектромеханических систем (небольшие механические устройства, запитанные от электричества MEMS), а также гироскопы и другие приложения для резонатора.

Кроме того, формируя материал BMG, научно-исследовательской группе удалось объединить в один три традиционных шага в процессе обработки метала (формирование, соединение и полировка), который позволил им выполнять громоздкий процесс, требующий много времени и энергии менее чем за одну минуту.

"Это могло бы способствовать развитию целой новой системы для формирования металлов" – отметил исследователь. "Превосходные свойства материала BMG относительно пластмассы и типичных металлов, заключающие в себе удобство, экономичность и точность в производстве, имеют такой же потенциал для широкого применения в обществе, как и разработка синтетической пластмассы и связанных с ней методов обработки в последнем столетии".

Оригинал (на англ. языке): Physorg Перевод: М. Гончар

• Грибы как компьютерные чипы: учёные создают «живую память» из шиитаке
• Учёные создали трёхслойное микрофлюидное устройство для сверхэффективного охлаждения электроники
• Обычный кристалл оказался идеальным материалом для технологий на сверхнизких температурах
• Учёные научились превращать снимки атомно-силового микроскопа в точные 3D-модели движений белков
• Учёные создали уникальный гидрогель для «неклонируемых» меток безопасности
• Роботы нового поколения: в Caltech создали систему, которая может ходить, ездить и летать
• Учёные создали 3D-печатные материалы, которые полностью гасят вибрации
• Квантовые кристаллы: как учёные из Оберна открыли путь к новой технологической революции