Co to jest amorficzny metal?
Metal amorficzny to metal o nieuporządkowanej strukturze atomowej, w przeciwieństwie do większości metali o regularnej strukturze. Substancje te nazywane są również szkłami metalicznymi, ponieważ jeden ze sposobów wytwarzania metali amorficznych przypomina procedurę wytwarzania szkła, ale przy użyciu metalu zamiast krzemionki. Badania wskazują, że amorficzne metale mogą być ponad dwukrotnie mocniejsze niż normalny metal i są idealne do zbroi wojskowej, ważąc tak samo jak zwykły metal. Ze względu na nieuporządkowaną strukturę materiał jest również bardziej odporny na korozję i zużycie.
Metale amorficzne zostały po raz pierwszy utworzone w Caltech przez Pol Duweza w 1957 roku. Duwez stworzył amorficzny metal przez schłodzenie stopu (Au 80 Si 20 ) ze stanu ciekłego w ułamku sekundy. Szybkość chłodzenia musiała przekraczać milion stopni Kelvina na sekundę, więc chłodzenie metalu ze stanu ciekłego do stanu stałego musiało zachodzić w milisekundach. Chłodzenie tego szybko zapobiegło krystalizacji metalu jak typowy metal, nadając mu wyjątkową amorficzną strukturę. Na początku formy amorficznego metalu były ograniczone, składając się głównie z cienkich wstążek, folii i drutów. Ograniczenia te zostały narzucone przez konieczność szybkiego tempa chłodzenia.
Amorficzny metal odpowiedni do komercjalizacji został po raz pierwszy wyprodukowany w 1976 r. Przez C. Grahama i H. Liebermanna. Wykorzystali super-schłodzone, szybko wirujące koło, aby wytworzyć duże ilości amorficznego metalu odpowiedniego do niskostratnych transformatorów rozdzielczych mocy, sprzedawanych pod nazwą Metglas. Metal amorficzny można szybko namagnesować i rozmagnesować, co prowadzi do oszczędności energii, gdy jest stosowany w transformatorach w sieci elektrycznej. 70–80% mniej energii zużywa amorficzny transformator metalowy, co zmniejsza emisję CO 2 i oszczędza energię. Obecnie amorficzne transformatory metalowe są szeroko stosowane w Indiach i Chinach, gdzie z powodzeniem zastosowano je do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych.
W latach 80. naukowcy zajmujący się materiałami eksperymentowali z różnymi stopami, aby zmniejszyć niezbędną szybkość chłodzenia do tworzenia metali amorficznych. Udało im się obniżyć krytyczną szybkość chłodzenia z setek kelwinów na sekundę do zaledwie jednego kelwinów na sekundę, dzięki czemu produkcja dużych metalowych szkieł jest bardziej możliwa. W 2004 r. Badaczom udało się uzyskać masową stal amorficzną, torując drogę do szerszej komercjalizacji tego materiału.