金属玻璃——熟悉又陌生

并非所有玻璃都透明易碎。有一种弹性玻璃,与窗玻璃几乎完全不同。众所周知,事物的性质通常是由其内部结构决定的。因此,从原子结构可以看出矿物玻璃和金属玻璃之间的关系

从某种程度上来说,矿物玻璃和金属玻璃是同胞兄弟。然而,就外观和材料特性而言,这两种材料有根本的不同。它们之所以都叫“玻璃”,是因为它们没有固定的晶体结构,而是处于非晶态,这意味着玻璃的原子排列比较混乱,没有没有形成规则的晶格结构。大约90年前,化学家古斯塔夫·塔曼(Gustav Tammann)将玻璃的状态比作“凝固而不结晶的冷冻液体”。

“混乱”的优点

Amporphous structure vs. crystaline structure

无论什么类型的玻璃,都是先将固体熔化,再将熔融态物质迅速冷却而形成的,因此原子根本没有时间排列成晶体结构。窗玻璃生产使用的是石英砂、纯碱和石灰等矿物原料,而金属玻璃,也叫“非晶态金属”,是通过将金属熔体急剧冷却得到的。正因如此,这种材料看起来更像传统的金属而非玻璃,但这种表象具有欺骗性。与金属不同,金属玻璃没有晶体结构,因此它有很多优点。

金属玻璃是一种性能独特的先进材料。非晶态金属像塑料一样柔韧,像钢铁一样坚固,不仅具有生物相容性,还具有耐磨损耐腐蚀性,从而延长最终产品的使用寿命。由于材料强度高,可以生产尺寸小、厚度薄的部件,符合行业的小型化趋势。

全新的高科技应用

贺利氏非晶态金属初创企业专门从事金属玻璃的研发和生产,确切来说就是开发非晶态合金和生产非晶态金属部件。“我们拥有通过注塑成型和3D打印工艺加工非晶态金属的独特工艺。”业务分析师Nail Akrouti表示,“我们将非晶态金属的特殊性能与我们的专业技术知识相结合,以打造全新的高科技应用。”

采用金属玻璃制成的部件被广泛用于医疗技术领域领域,包括植入物、医疗器械和手术器械。“医疗技术对材料的要求非常高,而非晶态金属在该领域可以充分发挥其潜能。”Akrouti表示,“它们可以创造各种新的可能性,以改善患者的治疗和护理效果。”

航空航天工业也在利用金属玻璃的各种优势,包括在极端环境条件下的承压能力。轴承箱、钻头、接头、挡板等都可以用非晶态合金制造。

更薄、更细、更小

在汽车行业,制造商可以用非晶态金属生产更薄、更细或更小的部件,而不会影响稳定性,使新的出行方式也得以实现。无论是用于无人机的抗蠕变旋翼、飞机机舱支架,还是高精度压力传感器,非晶态金属都是今后移动出行工具的理想材料选择。

但这还不是全部,非晶态金属还可以用于乐器、运动器材、手表、可穿戴设备和各种机器人部件。“在目前的许多高科技应用领域,传统材料快达到极限了。”Akrouti说道,“而金属玻璃则是一种面向未来的材料。它可以将以往相互排斥的特性结合。”这种材料仍有很大的潜力。未来,金属玻璃能够让客户受益匪浅,他们可以围绕整个价值链,通过联合开发项目,充分挖掘金属玻璃的潜能。