فلز شیشه ای و تاریخچه آن

همانطور که می دانید بیشتر فلزات ساختار اتمی منظم و بلورین دارند اما دسته ای از فلزات هستند که مانند شیشه ها ساختار اتمی نامنظم دارند که به آن ها فلز شیشه ای یا به انگلیسی metallic glass می گویند. این فلزات برخلاف شیشه ها از هدایت الکتریکی خوبی برخوردارند.

روش های متنوعی برای تولید این نوع فلز از جمله پرتوافکنی یونی، واکنش حالت جامد، آلیاژ کاری مکانیکی و سرد کردن خیلی سریع وجود دارد. گفتنی است به تازگی فلزات شیشه ای تولید شده سه برابر بیشتر از آلیاژهای فلزی معمولی استحکام دارند.

تاریخچه فلز شیشه ای

در سال 1960 در مؤسسه فناوری کالیفرنیا نخستین فلز شیشه ای با آلیاژی از سیلیسیم و شیشه توسط روش سرد شدن سریع ساخته شد. این روش مانع تشکیل ساختارهای بلوری و منظم می شود. همچنین در 1969 با نرخ سرمایش بحرانی تقریبا پایین آلیاژی با 77/5 درصد پالادیوم، 16/5 درصد سیلیکون و 6 درصد مس تولید شد. اچ. لیبرمن و سی. گراهام در 1976 برای تولید نوارهای نازک از فلزات شیشه ای، روش چرخ دوار سریع فوق سرد را اختراع کرد که از آلیاژی شامل آهن، برم، فسفر و نیکل استفاده نمود.

اوایل 1980 مت گلاس (Metglas) جهت تولید ترانسفورماتورهای فلزات شیشه ای تجاری سازی شد. همچنین در اوایل این دهه تولید شمش های شیشه ای با ضخامتی بیشتر و قطر 5 میلی متری و دستیابی دانشگاه توهوکو و محققان موسسه فناوری کالیفرنیا به نرخ سرمایش بحرانی پایین تر اتفاق افتاد. با انجام تحقیقات بیشتر در دهه ی 90 نرخ سرمایش بحرانی آلیاژها به به چند کلوین در ثانیه رسید.

رویای ساخت فلزات شیشه ای کپه ای با ضخامت های بیشتر از طریق توسعه ی تحقیقات و مطالعات بیشتر دانشمندان به حقیقت پیوست.استفاده از آلیاژهایی با ذرات مختلف روش دیگری برای کمک به تولید فلزات شیشه ای است. در این روش ذرات به سختی و آرامی مانع جهت گیری برای تشکیل ساختار بلورین می شوند و به همین دلیل ساختار ماده آمورف ایجاد می شود و این پدیده را اغتشاش می نامند.

آلیاژ شیشه ای ویترلوی در دپارتمان انرژی ناسا و موسسه فناوری کالیفرنیا در 1992 جهت استفاده در صنعت هوایی توسعه یافت. فلزات شیشه ای کپه ای در سال 2004 در دانشگاه ویرجینیا و آزمایشگاه ملی اوک ریج تولید شدند. با توجه به خواص ویژه این دسته از فلزات همچنان تحقیقات و توسعه درباره ی آن ها ادامه دارد.