Was ist amorphes Metall?
Ein amorphes Metall ist ein Metall mit einer ungeordneten Atomstruktur, im Gegensatz zu den meisten Metallen, die eine regelmäßige Struktur aufweisen. Diese Substanzen werden auch als metallische Gläser bezeichnet, da ein Weg zur Herstellung amorpher Metalle dem Verfahren zur Herstellung von Glas ähnelt, jedoch Metall anstelle von Siliciumdioxid verwendet. Studien zeigen, dass amorphe Metalle mehr als doppelt so stark sein können wie normales Metall und ideal für militärische Panzerungen geeignet sind und dasselbe Gewicht haben wie gewöhnliches Metall. Aufgrund der ungeordneten Struktur des Materials ist es auch widerstandsfähiger gegen Korrosion und Verschleiß.
Amorphe Metalle wurden erstmals 1957 bei Caltech von Pol Duwez hergestellt. Duwez schuf das amorphe Metall durch Abkühlen einer Legierung (Au 80 Si 20 ) aus einem flüssigen Zustand in einem Bruchteil einer Sekunde. Die Abkühlrate musste eine Million Kelvin pro Sekunde überschreiten, so dass das Abkühlen des Metalls vom flüssigen in den festen Zustand in Millisekunden erfolgen musste. Durch diese schnelle Abkühlung konnte das Metall nicht wie ein typisches Metall kristallisieren und erhielt seine einzigartige amorphe Struktur. Zu Beginn waren die Formen amorphen Metalls begrenzt und bestanden hauptsächlich aus dünnen Bändern, Folien und Drähten. Diese Einschränkungen wurden durch die Notwendigkeit einer schnellen Abkühlrate erzwungen.
Zur Vermarktung geeignetes amorphes Metall wurde erstmals 1976 von C. Graham und H. Liebermann hergestellt. Sie verwendeten ein unterkühltes, schnell drehendes Rad, um große Mengen an amorphem Metall zu erzeugen, das für verlustarme Transformatoren zur Leistungsverteilung geeignet ist und unter dem Namen Metglas vertrieben wird. Amorphes Metall kann schnell magnetisiert und entmagnetisiert werden, was zu Energieeinsparungen bei Transformatoren im Stromnetz führt. Amorphe Metalltransformatoren verbrauchen 70–80% weniger Strom, reduzieren den CO 2 -Ausstoß und sparen Strom. Heute werden Transformatoren aus amorphem Metall in Indien und China häufig eingesetzt, um die Treibhausgasemissionen erfolgreich zu senken.
In den achtziger Jahren experimentierten Materialwissenschaftler mit verschiedenen Legierungen, um die erforderliche Abkühlungsrate für die Erzeugung amorpher Metalle zu verringern. Es gelang ihnen, die kritische Abkühlrate von Hunderten von Kelvin pro Sekunde auf nur einen Kelvin pro Sekunde zu senken, was die Herstellung von Massenmetallicgläsern einfacher machte. Im Jahr 2004 gelang es den Forschern, amorphen Stahl in großen Mengen herzustellen und den Weg für eine breitere Kommerzialisierung des Materials zu ebnen.