金属ガラス：未来の強く形状変化可能な素材

概要

金属ガラスは、鋼の強さとプラスチックの柔軟性を併せ持った最近の発明品です。熱や電気を伝導し、腐食に強い素材です。独自の原子構造により、多くの金属が弱くなる原因となる粒界が存在しません。金属ガラスは弾性エネルギーを貯蔵・放出することができ、スポーツ用品に最適です。

はじめに

もし鋼のように強く、プラスチックのように形状変化が可能な素材があれば、建設や製造業界を革命的に変えることができるでしょう。その素材が金属ガラスです。科学者や技術者たちは、未来のインフラや技術の課題に取り組むために必要な特性を持つこの最近の発明品にますます興奮しています。金属ガラスのユニークな特性と、広範囲の応用につながる革新について探求していきます。

Q&A

金属ガラスとは何か、どのように作られるのか？

金属は通常、整然と並んだ原子を持つ結晶性を持っていますが、溶融したときに原子がランダムになり、冷却されると元の有序状態に戻ります。しかし、科学者たちは、溶融金属を急速に冷却する方法を見つけ、原子を永久的に混乱させ、液体特有の混沌とした非結晶構造を持つ固体材料を作り出すことができました。金属ガラスには、多くの金属を弱くする粒界がほとんどありません。複数の金属を混ぜ合わせ、結晶化が遅く、厚さが数センチメートルになるようにすることで、大量の金属ガラスを作ることができます。

金属ガラスがユニークな特性とは？

金属ガラスは、金属のように見え、金属のように熱や電気を伝導しますが、ほとんどの金属よりもはるかに強いです。弾性エネルギーを貯蔵・放出することができ、スポーツ用品に最適であり、腐食にも強いです。また、金属ガラスは鏡面のような表面を持つ複雑な形状に鋳造することができ、多くの金属では不可能な設計の柔軟性を提供します。BMGはプラスチックのように複雑な形状に加工することができ、この点で鋼の不利を克服することができます。

なぜすべての橋や車がBMGで作られていないのか？

ほとんどのBMGはパラジウムやジルコニウムなどの高価な金属から作られており、家屋や橋、宇宙船の建設には高コストがかかります。また、橋や車がBMGで作られていたとしても、骨組みは破損せずに負荷を支えるだけの強さが必要です。例えば、金属ガラスは強い素材ですが、高いストレスを受けると突然破損することがあります。より安価な金属からBMGを作る方法や、より強いBMGを作る方法を見つける必要があります。

金属ガラス技術の今後は？

金属ガラス技術の進歩により、インフラや技術が変革される可能性があります。科学者たちは、より安価な金属を使用することでBMGのコストを削減し、現在のBMGよりも強くする方法を研究しています。BMGは、より強く、より強靭なため、スマートフォンやタブレットなどの消費電子製品に使用することに関心が高まっています。また、金属ガラス合金を使用して、外科手術用の器具やインプラントを製造する医療分野での使用も可能性があります。