“我們的研究結果標志著(zhù)金屬玻璃的制造得到了第一次戰略性的運用。我們相信可以利用這一工藝來(lái)制造更強更堅韌的玻璃制品。”主持這一研究的伯克利實(shí)驗室材料學(xué)家羅伯特·里奇如是說(shuō)。

這種新型金屬玻璃加入了一些微量的鈀元素，一種具有超高“容積剪切率”的堅硬金屬元素，它抵消了玻璃材料不可避免的脆弱易碎性。

“由于含鈀元素這種高容積剪切率的金屬，剪切帶形成所需要的能量遠低于剪切帶斷開(kāi)成為裂口的能量，”里奇解釋道，“這就導致了這種玻璃具有超強的可塑性，能夠抵抗巨大的沖擊力，這種沖擊力只能讓它彎曲，而不是碎裂。”

里奇是伯克利實(shí)驗室材料學(xué)部和美國加州大學(xué)伯克利分校材料科學(xué)與工程系聯(lián)合任命的項目主持人，這一研究結果發(fā)表在《自然》雜志上，里奇教授同樣也是其中一位作者。

玻璃材料具有非結晶、無(wú)定形的結構，使它們雖然非常堅固，但也極度易碎，而金屬的晶體結構可以提供抵抗碎裂的阻力（包括內含的某些雜質(zhì)、晶界等），從而抑制碎裂的裂縫生成并擴大。而玻璃并不具備這種晶體結構，所以無(wú)法制止碎裂的裂紋擴展。而這個(gè)問(wèn)題在金屬玻璃上顯得更為尖銳，哪怕一個(gè)小小的剪切帶都能在微弱的力量作用下進(jìn)行災難性的擴大。

在早期的研究工作中，在伯克利實(shí)驗室和加州理工學(xué)院的合作之下，制造出被稱(chēng)為“DH3”的金屬玻璃，其中金屬晶相的介入能夠阻斷裂紋擴展。這種金屬晶相采取樹(shù)突的形式滲透到玻璃的非晶結構，用以防止裂紋蔓延成一個(gè)開(kāi)放的裂口。而在這個(gè)新的工藝中，合作者們制作出了純玻璃材料，其獨特的化學(xué)成分起到了促使通過(guò)多重剪切帶形成從而制止裂縫的擴大。

“我們跟裂縫玩的游戲就是盡量延長(cháng)裂縫的廣泛性，通過(guò)其他玻璃金屬的合成辦法，讓整個(gè)材料在斷裂之前擁有更強的可塑性變化。”里奇說(shuō)，“另外，鈀元素能夠提供優(yōu)秀的、不同尋常的屏蔽能力，在對付非晶體材料的開(kāi)放性裂紋方面具有神奇的功效。這讓我們的金屬玻璃具有了能夠跟已知的最堅硬的金屬相媲美的韌性。這種堅固和韌性的配合，或者說(shuō)抗損傷的延展性能的罕見(jiàn)組合，超出了我們已知的最強硬最堅固的材料范圍。”

最初的新玻璃材料樣本是由含磷、硅和鍺的微量鈀元素混合，取得了直徑約一毫米的玻璃棒，而后來(lái)加州理工學(xué)院的研究人員添加了銀元素，讓玻璃棒的厚度擴大到六毫米。這種金屬玻璃的大小是有限的，必須迅速冷卻或者“淬火”，才能得到最后的非晶態(tài)液態(tài)金屬。

“我們的經(jīng)驗是，為了制作金屬玻璃，我們至少需要五種元素。這樣，當我們冷卻材料的時(shí)候，它就不知道按照什么晶體結構來(lái)排序，從而具備非晶體狀態(tài)。”里奇說(shuō)。

“傳統觀(guān)點(diǎn)認為，材料的強度和韌性是一對互相排斥的屬性。這就使得我們的金屬玻璃具有挑戰人智力的刺激性。我們是在逆流而行，把玻璃的堅硬屬性套在了金屬的抗損延展性的封套里。”

這一研究成果已經(jīng)在美國能源部科學(xué)辦公室經(jīng)過(guò)了鑒定和測試，支持加州理工學(xué)院的制造工作則是美國國家科學(xué)基金會(huì )。

如果說(shuō)電子設備搭載曲面屏還有那么一絲新意的話(huà)，那么一款可以像紙一樣卷起來(lái)的電腦可以讓用戶(hù)立馬忘記它。據媒體報道，德國肖特玻璃廠(chǎng)就帶來(lái)一項這類(lèi)電子產(chǎn)品的重要材料——一種比頭發(fā)絲還還薄的玻璃，卻能經(jīng)得起數萬(wàn)次彎折。

報道稱(chēng)，此種超薄玻璃的彎折不是輕輕的來(lái)回撇動(dòng)，而是可以承受接近180 的大幅度擠壓折彎，再恢復正常。玻璃厚度為70微米，將這些玻璃成卷地發(fā)貨，每個(gè)單片玻璃有四分之一英里長(cháng)。

業(yè)內人士指出，隨著(zhù)虛擬現實(shí)、增強現實(shí)、可穿戴設備等技術(shù)的發(fā)展與普及，電子產(chǎn)品界的“彎潮”就大有不可抑制的趨勢，作為曲面屏新突破的超薄玻璃無(wú)疑引起了產(chǎn)業(yè)界的高度關(guān)注。

超薄玻璃憑借輕巧、透過(guò)率高、光電性能好、環(huán)保等優(yōu)越性和其本身具有的特質(zhì)，在當今社會(huì )中的適應能力越來(lái)越強。我國的各個(gè)行業(yè)、不同的領(lǐng)域都越來(lái)越需要超薄玻璃，都希望可以通過(guò)超薄玻璃的使用可以更好地幫助這一領(lǐng)域發(fā)展，可以更好的為其服務(wù)，對于超薄玻璃的使用已經(jīng)成為我國經(jīng)濟發(fā)展的一大趨勢，超薄玻璃在眾多高科技行業(yè)中扮演著(zhù)越來(lái)越重要的角色。

值得一提的是，新材料行業(yè)“十三五”規劃編制接近“尾聲”。同時(shí)，新材料行業(yè)作為新興產(chǎn)業(yè)重要組成也將納入“十三五”國家戰略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃，最快將在今年初推出。有分析認為，超薄玻璃憑借優(yōu)異性能可廣泛應用于柔性顯示屏、醫學(xué)、汽車(chē)、軍工等多個(gè)領(lǐng)域，未來(lái)有望在新材料應用中占有一席之地。隨著(zhù)“工業(yè)4.0”提升為國家戰略以及新材料“十三五”規劃漸行漸近，新材料發(fā)展將明顯提速。

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