Chế tạo thành công thủy tinh kim loại

Một nhóm các nhà nghiên cứu đến từ phòng thí nghiệm Berkeley và Viện công nghệ Caltech, California (Mỹ) đã phát triển một loại thủy tinh kim loại siêu cứng và dẻo đến khó tin khi bị nén.

Mô hình cấu trúc thủy tinh kim loại

Thông thường, cấu trúc của thủy tinh bền nhưng dòn nên dễ bị nứt vỡ trên diện rộng. Vì vậy, vật liệu kim loại thủy tinh mới với việc bổ sung paladi sẽ tăng độ bền dẻo và độ cứng, cho phép vật liệu có thể uốn cong mà không nứt.

Nhóm nghiên cứu đã chế tạo một vật liệu thủy tinh tinh khiết với thành phần hóa học rất độc đáo. Khi được đặt dưới áp lực, thủy tinh sẽ hình thành nhiều vết biến dạng trượt thay vì vết nứt. Đặc tính này khiến vật liệu có thể chịu va đập tốt hơn so với các loại thủy tinh kim loại khác.

Tinh thể paladi

Ban đầu, các nhà nghiên cứu Berkeley-Caltech chế tạo một loại thủy tinh kim loại trong đó các vết nứt lan truyền sẽ bị ngăn cản bởi một "hàng rào" có cấu trúc siêu nhỏ. Để tăng tính dẻo, họ bổ sung thêm kim loại paladi. Nguyên mẫu đầu tiên là các thanh thủy tinh đường kính 1 mm với thành phần gồm hỗn hợp siêu nhỏ của paladi và phốt pho, silicon và german. Bằng việc thêm vào nguyên tố bạc, các nhà nghiên cứu có thể tăng độ dày của các thanh thủy tinh lên 6 mm.

 

Những kết quả đạt được đã đánh dấu một chiến lược mới trong việc chế tạo thủy tinh kim loại. Do  tỷ lệ đàn hồi của paladi chứa bên trong cao, năng lượng cần thiết để hình thành các vết kéo sẽ thấp hơn nhiều so với năng lượng yêu cầu để biến các vết kéo này thành vết nứt. Vì vậy, thủy tinh được tăng cường tính dẻo để chịu lực, cho phép nó uốn cong thay vì nứt.