Объемные металлические стекла являются искусственным материалом, который может похвастаться превосходной прочностью и твердостью в сравнении с обычными материалами, а все изменения происходят на атомном уровне. Путем настройки рецептуры исследователи оказались в состоянии производить любой BMG с высокой степенью эластичности и прочности. Если удается создать такие материалы, то создавать из них можно все что угодно: буровые долото, бронежилеты с метеор-упорным покрытием для спутников, гильзы.
Природные металлы имеют организованную кристаллическую структуру на уровне атомов, где они аккуратно разложены друг на друга, чтобы сформировать трехмерные решетчатые структуры. Из-за такого наслоения слоев атомов, слои могут надвигаться друг на друга, отчего металлы и гнутся.
При всей своей гибкости BMG способен выдерживать силы более крупные, нежели нужны типичному металлу для деформации, ибо вся атомная решетка организации не имеет и атомы находятся в разноброс по периметру материала. Неорганизованная структура достигается при помощи быстрого первичного нагрева материала до экстремальных температур, атомы начинаются раздражаться и «бегать» по доступному периоду, потом же материал очень быстро охлаждается и атомы остаются там где были в момент заморозки.
В разработке новых гибких материалов, ученые в университете Южной Каролины подогревают порошкообразный композит железа точно до 630 градусов по Цельсию и затем быстро его охлаждают. Поступая таким образом, ученые могут регулировать количество структуризованного и не структуризованного состава.
«Он почти не имеет внутренней структуры, как стекло, но видишь крошечные области кристаллизации» — говорит Вероника Элиассон, ведущий автор статьи: «Мы понятия не имеем, почему небольшое количество кристаллических областей в этих объемных металлических стеклах дает такую большую разницу при ударном нагружении.»
Команда назвала свой новый материал SAM2X5-630, и говорит, что он может выдержать сильные удары и не деформируется, даже если выходит за ее пределы упругости. Исследователи обнаружили, что предел упругости Гюгонио для материала, который соответствует максимальной ударной силе выдерживает без необратимой деформации, 11.76 ± 1.26 гПа. Это гораздо выше, чем у нержавеющей стали при 0.2 гПа, и даже карбид вольфрама использующийся в воинских доспехах всего на 4,5 гПа.
«В частности, тот факт, что новые материалы настолько хороши при ударном нагружении является весьма обнадеживающим и должен привести к множеству возможностей для будущих исследований», — говорит Элиассон.
