“我們的研究結(jié)果標(biāo)志著金屬玻璃的制造得到了第一次戰(zhàn)略性的運(yùn)用。我們相信可以利用這一工藝來(lái)制造更強(qiáng)更堅(jiān)韌的玻璃制品。”主持這一研究的伯克利實(shí)驗(yàn)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(jiān)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(yuǎn)低于剪切帶斷開(kāi)成為裂口的能量，”里奇解釋道，“這就導(dǎo)致了這種玻璃具有超強(qiáng)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(yàn)室材料學(xué)部和美國(guó)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(xiàng)目主持人，這一研究結(jié)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(jié)晶、無(wú)定形的結(jié)構(gòu)，使它們雖然非常堅(jiān)固，但也極度易碎，而金屬的晶體結(jié)構(gòu)可以提供抵抗碎裂的阻力（包括內(nèi)含的某些雜質(zhì)、晶界等），從而抑制碎裂的裂縫生成并擴(kuò)大。而玻璃并不具備這種晶體結(jié)構(gòu)，所以無(wú)法制止碎裂的裂紋擴(kuò)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(zāi)難性的擴(kuò)大。

在早期的研究工作中，在伯克利實(shí)驗(yàn)室和加州理工學(xué)院的合作之下，制造出被稱為“DH3”的金屬玻璃，其中金屬晶相的介入能夠阻斷裂紋擴(kuò)展。這種金屬晶相采取樹(shù)突的形式滲透到玻璃的非晶結(jié)構(gòu)，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(dú)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(kuò)大。

“我們跟裂縫玩的游戲就是盡量延長(zhǎng)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(qiáng)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(duì)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(jiān)硬的金屬相媲美的韌性。這種堅(jiān)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(qiáng)硬最堅(jiān)固的材料范圍?！?/p>

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(kuò)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(yàn)是，為了制作金屬玻璃，我們至少需要五種元素。這樣，當(dāng)我們冷卻材料的時(shí)候，它就不知道按照什么晶體結(jié)構(gòu)來(lái)排序，從而具備非晶體狀態(tài)?！崩锲嬲f(shuō)。

“傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，材料的強(qiáng)度和韌性是一對(duì)互相排斥的屬性。這就使得我們的金屬玻璃具有挑戰(zhàn)人智力的刺激性。我們是在逆流而行，把玻璃的堅(jiān)硬屬性套在了金屬的抗損延展性的封套里?！?/p>

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

如果說(shuō)電子設(shè)備搭載曲面屏還有那么一絲新意的話，那么一款可以像紙一樣卷起來(lái)的電腦可以讓用戶立馬忘記它。據(jù)媒體報(bào)道，德國(guó)肖特玻璃廠就帶來(lái)一項(xiàng)這類電子產(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(shù)萬(wàn)次彎折。

報(bào)道稱，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(fù)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(zhǎng)。

業(yè)內(nèi)人士指出，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、可穿戴設(shè)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(shì)，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(dāng)今社會(huì)中的適應(yīng)能力越來(lái)越強(qiáng)。我國(guó)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(duì)于超薄玻璃的使用已經(jīng)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一大趨勢(shì)，超薄玻璃在眾多高科技行業(yè)中扮演著越來(lái)越重要的角色。

值得一提的是，新材料行業(yè)“十三五”規(guī)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(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，最快將在今年初推出。有分析認(rèn)為，超薄玻璃憑借優(yōu)異性能可廣泛應(yīng)用于柔性顯示屏、醫(yī)學(xué)、汽車、軍工等多個(gè)領(lǐng)域，未來(lái)有望在新材料應(yīng)用中占有一席之地。隨著“工業(yè)4.0”提升為國(guó)家戰(zhàn)略以及新材料“十三五”規(guī)劃漸行漸近，新材料發(fā)展將明顯提速。

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