金属ガラス：独特な原子構造を持つスーパー素材

要約

本記事では、金属ガラスの独特な特性について探求します。金属ガラスは、鋼の強度とプラスチックの形状変化性を兼ね備えた比較的新しい発明品です。金属ガラスは、ほとんどの金属よりも強く、弾性エネルギーを蓄え放出することができ、腐食にも強いです。その独特な原子構造は粒界を欠き、非晶質であり、様々な用途に適しています。ただし、現在は高価な金属から作られており、荷重を負うアプリケーションにはまだ十分に耐えられません。

鋼とプラスチックの強みと弱み

鋼とプラスチックは、私たちのインフラや技術において不可欠な2つの素材です。鋼は強くて硬いですが、複雑な形状には形成しにくいです。一方、プラスチックはどんな形状にでもなりますが、弱くて柔らかいです。もし鋼の強度とプラスチックの形状変化性を兼ね備えた素材があればいいのにと思いませんか。

金属ガラス：スーパー素材

それが金属ガラスです。比較的新しい発明品であり、科学者や技術者たちを興奮させています。金属ガラスは、ほとんどの金属よりも強く、たくさんの力を受けても曲がったりへこんだりしません。熱や電気を伝えることができ、電子機器に最適です。また、弾性エネルギーを蓄え放出する能力があり、スポーツ用具に最適です。

金属ガラスの独特な原子構造

金属ガラスの独特な原子構造が、その素晴らしい特性を与えています。ほとんどの金属は、固体として結晶性を持ち、原子が規則的に並んでいます。これらの材料を十分に加熱して溶かすと、原子はランダムに動くことができます。しかし、再び冷やして元の位置を見つけることができないほど急速に冷やすと、材料は液体の混沌とした非晶質の内部構造で固体化します。これが金属ガラスであり、ほとんどの金属にある粒界が欠けており、傷や腐食に対してより耐性があります。

大量金属ガラス

最初の金属ガラスは、1960年に金とシリコンから作られましたが、実用的なアプリケーションには薄すぎるため、薄い層にしか作ることができませんでした。それ以来、科学者たちは、自由に混ざり合うが一緒に結晶化しにくい複数の金属を混ぜることで、混合物がより遅く結晶化することを発見しました。これらの材料は大量金属ガラスまたはBMGと呼ばれます。

現在、数百種類のBMGがありますが、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、結晶化を引き起こす不純物があると非常に純粋でなければなりません。そのため、荷重を負うアプリケーションにはまだ十分に耐えられません。