شیشه هایی قوی تر و محکم تر از استیل؟ بله نوع جدیدی از شیشه های متالیک مقاوم و بادوام که طی همکاری مشترک محققان با بخش انرژی ایالات متحده و آزمایشگاه ملی برکلی و انستیتوی فناوری کالیفرنیا (کلتک) تولید و مورد آزمایش قرار گرفته اند خواصی به مراتب بالاتر و بادوام تر از تمامی مواد شناخته شده توسط این گروه را به معرض نمایش گذاشته اند. جالب تر این که شاید مدل بهینه شده این شیشه جدید همین روزها به بازار عرضه شود.
«رابرت ریچی» مهندس مواد که تیم برکلی را رهبری می کند معتقد است این نتایج نشان از استفاده استراتژی جدیدی برای تولید شیشه متالیک می دهد و ما باور داریم که با استفاده از این استراتژی می توانیم شیشه ای محکم و بسیار سفت تولید کنیم.
شیشه های متالیک جدید میکرو آلیاژی با خواص پالادیم است؛ پالادیم فلزی با ضریب سختی بالاست که شکنندگی ذاتی مواد شیشه ای را از بین برده و بی اثر می کند.
به دلیل ضریب کشیدگی بالای پالادیم موادی که دارای پوششی از این فلز هستند خاصیت انعطاف پذیری بیشتری یافته و راحت تر خم می شوند.
مواد شیشه ای دارای ساختار بی شکل (نامنظم) و غیرکریستالی هستند که ذاتا آنها را سخت اما شکننده ساخته است. در حالی که ساختارهای کریستالی فلزی می توانند با ایجاد سدهای میکروساختاری از گسترش شکنندگی جلوگیری کنند در ساختارهای بی شکل شیشه ای چنین موانعی جهت جلوگیری از گسترش شکنندگی وجود ندارد.
در اولین اقدام شیشه متالیک با نام DH۳ ساخته شد. در این محصول جلوگیری از گسترش شکنندگی به وسیله فاز دوم کریستالی فلز انجام می شد. در این فرآیند با ایجاد موانع ریزساختاری از گسترش یک شکاف باز شده جلوگیری می شد.
اضافه کردن پالادیم به ترکیب مواد سخت باعث افزایش انعطاف پذیری و جلوگیری از شکنندگی آن می شد.
این ترکیب چنان استحکامی به مواد شکننده و سخت مانند شیشه می بخشد که نظیر آن را شاید در سفت ترین و محکم ترین مواد شناخته شده ندیده باشیم.
نمونه اولیه شیشه فلزی تولید شده میکروآلیاژی متشکل از پالادیم فسفردار، سیلیکون و ژرمانیم بوده و حاصل آن میله های شیشه ای با قطر حدودا یک میلی متر است. اضافه کردن نقره به ترکیب، محققان را قادر می سازد که میله هایی با قطر ۶ میلی متر هم بسازند.
با یک حساب سرانگشتی برای ساختن شیشه های متالیک، نیاز به حداقل ۵ عنصر داریم تا پس از ترکیب، آنها را آبدیده کنیم.
بودجه تست و توصیف اختصاصی مواد جدید در لابراتوار برکلی توسط اداره علوم DEO فراهم شده و بودجه مراحل ساخت شیشه متالیک در Cal Tech توسط بنیاد ملی علم تامین شده است.