4.3. Ноу-хау галузі металевих стекол. Гнучке скло. REAL - скло

Гнучке скло. Винахід скла, яке може гнутися, вже само по собі здається чимось незвичайним. А ось гнеться скло, яке зробили фахівці з інституту фізики Китайської академії наук (Institute of Physics) під керівництвом професора Вей Хуа Вана (Wei Hua Wang), до того ж являє собою металевий сплав. Розробкою надтонких металевих стекол дослідники займаються вже давно. Значний прорив в цій галузі був зроблений близько 10 років тому, коли вчені навчилися вирощувати такі матеріали у вигляді тонких пластин. Галузь застосування цих розробок виявилася дуже широкою. Втім, у гнучких стекол є істотний недолік - висока крихкість.Раніше для поліпшення механічних характеристик вчені додавали спеціальні наночастинки до складу таких стекол. Тріщина, утворюватися в таких матеріалах, розповсюджувалася до точки "зустрічі" з наночастинок, на якій і зупинялася.Докладні матеріали виявлялися досить дорогими, тому професор Ван і його колеги вирішили зайнятися пошуком простішого рішення.

В результаті серії експериментів вони змогли зробити скло зі сплаву, створеного з цирконію, алюмінію, міді і нікелю.

Особливість отриманого матеріалу в тому, що в його структурі розподілені зони, що складаються з твердих і щільних областей, оточених мякими і менш щільними.

Через це при вигині не виникає великої тріщини, а зявляється безліч дрібних тріщин. Завдяки ним сила, прикладена до виробу з такого скла, розподіляється рівномірно по перетину виробу. Як стверджують дослідники, цю властивість робить даний матеріал більш гнучким у порівнянні з іншими існуючими аналогами.

REAL - скло (метод левітування). Уявіть, що ви сильно нагрівається якісь вихідні речовини, а потім охолоджуєте суміш, щоб створити новий матеріал. чого б ви не зробили ємність для розплаву, вона так чи інакше вступить в хімічну або фізична взаємодія з вашим речовиною і неминуче забруднить його.

Це означає, що ви не зможете з високою точністю визначити властивості нового матеріалу.

Інший, не менш важливий наслідок полягає в тому, що ваш зразок буде мати характеристики відмінні від тих, що ви планували, пишучи оригінальний рецепт". Чи можна провести всі стадії експерименту, нічим не торкаючись до зразка? На думку відразу приходить невагомість і космічна станція, але є простіший вихід.[10].

З 1997 року в космічному центрі Маршалла (Marshall Space Flight Center) працює дивовижний апарат - "Електростатичний левітатор". Рис.4.5. До цих пір він регулярно приносить ефективні і, можна сказати, ефектні наукові результати.

Серце приладу - вакуумна камера з шістьма електродами. Кульки вихідної суміші підвішуються в центрі камери в потужному електростатичному полі .Для заповнення електричного заряду зразка (який втрачає електрони при сильному нагріванні) служить спеціальна дейтерієва дугова лампа. Пересічні під прямим кутом лазери використовуються для контролю положення зразка в просторі. Компютери регулюють заряд на електродах, щоб утримувати кульку точно в центрі камери.

І, знову-таки, потужний лазер нагріває його до розплавленого стану рис.4.6. Також дистанційно вчені вивчають якості одержуваних сплавів як у рідкому, так і в застиглому стані. Головне призначення приладу - створення незвичайних сортів скла, металевих сплавів, кераміки та аналіз їх властивостей.

Саме завдяки левітатору було винайдено REAL-скло. REAL - це абревіатура, що означає "рідкоземельний алюмінієвий оксид" (Rare Earth і оксиди алюмінію). Складаються ці скла з суміші декількох рідкоземельних оксидів, оксиду алюмінію і невеликої домішки діоксиду кремнію. Цьому матеріалу вже підбирають сфери застосування. Наприклад, у медицині.

Більшість хірургічних лазерів використовують дорогі кристали, такі як сапфіри, ці кристали не тільки дороги, але й сильно обмежують доступний діапазон довжин хвиль і енергії. REAL-скло потенційно дасть хірургам більший вибір.

Це метал або сплав металів, який при кімнатній температурі і в твердому стані існує в аморфному агрегатному стані (як скло), а не у вигляді кристалічної решітки, яку традиційно вважають чи не головною ознакою металів. Секрет його отримання в тому, що надчистий зразок охолоджується, плаваючи у вакуумі, не торкаючись стінок.

А раз немає центрів кристалізації і зовнішніх механічних збурень, крапля металу залишається рідиною, що навіть при температурі багато нижче точки плавлення. Потім в якийсь момент вона раптом різко твердне (за частки секунди), випускаючи при цьому спалах світла. І виходить металеве скло. Показати написання латиницею

Такі матеріали мають іншими магнітними властивостями, а також - набагато більш міцні і твердіші, ніж ті ж самі речовини в традиційному кристалічному вигляді.

Металеві скла вже знайшли застосування у виробництві ряду виробів (наприклад, елітного спортінвентаря, на зразок тенісних ракеток), але потенціал незвичайного матеріалу далеко не вичерпаний.

Не менш цікаво і біологічно активне скло, що будучи введеним в організм, в кінцевому рахунку розпадається, коли його робота виконана. Мікроскопічні кількості такого скла, можуть використовуватися для обробки ракової пухлини.[11].