金屬玻璃——具有金屬強度的材料，但像塑料一樣可模塑——正在被開發(fā)用于廣泛的應用。然而，控制金屬玻璃的形成及其以塊狀形式產生的特性仍然是該領域正在進行的工作。

機械工程與材料科學教授 Jan Schroers 實驗室的研究人員已經找到了一種利用應變來防止熔融金屬返回其原始狀態(tài)的方法，從而產生非常堅固且具有延展性的金屬玻璃。該研究由 Schroers 實驗室的研究生 Rodrigo Miguel Ojeda Mota 和 Ethen Lund 領導，最近發(fā)表在Communications Materials上。

在制造金屬玻璃的常用方法中，合金被熔化，然后在其原子有機會重新排列成其原始結晶狀態(tài)之前極快地冷卻。這種原子的混亂使金屬玻璃具有強度和延展性的結合。然而，這是一個僅適用于非常小的樣品的過程，其中可以實現足夠高的冷卻速率。

“因此，限制是你永遠無法從中制造出任何真正有用的東西，比如手機外殼、齒輪或衛(wèi)星推進劑罐，”施羅爾斯說。

研究人員嘗試了一種不同的方法，使用應變來防止材料松弛回其原始原子結構。在將合金(在本例中為 Zr 44 Ti 11 Ni 10 Cu 10 Be 25合金)加熱 到使其轉變?yōu)椴ＡУ臏囟群螅鼈冊试S在冷卻階段用較小的重量將材料拉下(左) . 這本質上是材料放松為晶體原子結構的趨勢與使原子保持混亂的機械應變之間的一場戰(zhàn)斗。冷卻后，材料凍結為金屬玻璃。整個過程需要幾秒鐘。

“通過在高溫下拉動這種材料，我們正在膨脹金屬內部的原子，”隆德說。“當它冷卻時，我們將它凍結在膨脹狀態(tài)，這就是激發(fā)態(tài)的液態(tài)。”

Schroers 說，該工藝使他們能夠大大提高金屬的機械性能，并使用它們來創(chuàng)造復雜的形狀。

Ojeda 說，下一步是嘗試將這個想法應用于不同的流程。“我們對電線不感興趣，但將致力于將應變延展化納入吹塑成型，”他說。“這將使我們能夠制造出大多數金屬用于非常高強度和延展性材料的形狀。”