アモルファス金属とは？

アモルファス金属は、規則的な構造を持つほとんどの金属とは対照的に、無秩序な原子構造を持つ金属です。 これらの物質は金属ガラスとも呼ばれます。アモルファス金属の製造方法の1つは、ガラスの製造手順に似ていますが、シリカの代わりに金属を使用するためです。 研究によると、アモルファス金属は通常の金属の2倍以上の強度があり、通常の金属と同じ重量の軍用装甲に最適です。 材料の構造が乱れているため、腐食や摩耗に対しても耐性があります。

アモルファス金属は、Pol Duwezによって1957年にカリフォルニア工科大学で最初に作成されました。Duwezは、合金（Au ₈₀ Si ₂₀ ）を液体状態から数秒未満で冷却してアモルファス金属を作成しました。 冷却速度は毎秒100万ケルビンを超える必要があったため、金属を液体状態から固体状態に冷却するにはミリ秒単位で行う必要がありました。 これを冷却すると、金属が典型的な金属のように結晶化するのをすぐに防ぎ、独自のアモルファス構造を与えました。 当初、アモルファス金属の形態は限られており、ほとんどが薄いリボン、箔、およびワイヤで構成されていました。 これらの制約は、高速の冷却速度の必要性によって実施されました。

商用化に適したアモルファス金属は、1976年にC. GrahamとH. Liebermannによって最初に製造されました。 彼らは、過冷却高速回転ホイールを使用して、Metglasという名前で商品化された低損失配電変圧器に適した大量のアモルファス金属を作成しました。 アモルファス金属は迅速に磁化および消磁することができ、送電網の変圧器で使用すると電力を節約できます。 アモルファス金属変圧器の消費電力が70〜80％削減され、CO ₂排出量が削減され、電力が節約されます。 今日、アモルファス金属変圧器は、温室効果ガスの排出削減に成功しているインドと中国で広く使用されています。

1980年代を通して、材料科学者はさまざまな合金を実験して、アモルファス金属を作成するために必要な冷却速度を低下させました。 彼らは、毎秒数百ケルビンから毎秒わずか1ケルビンまで、臨界冷却速度を下げることに成功し、バルク金属ガラスの製造をより実現可能にしました。 2004年、研究者はバルクアモルファススチールに成功し、材料のより広範な商業化への道を開きました。