Znanstvenici rade na staklu jačem i čvršćem od čelika

Američki znanstvenici testiraju novu vrstu stakla koje je jače i čvršće čak i od samog čelika. prema pisanju časopisa Prirodni materijali (Nature Materials), čitava stvar tu ne završava jer su na putu još bolje verzije toga stakla napravljene u obliku mikro-legura s paladijem. „Ovi rezultati označavaju prvi uporabu nove strategije za izradu metalnog stakla i mi vjerujemo da je možemo iskoristiti za pravljenje stakla koje je još čvršće i jače", kazao je Robert Ritchie, stručnjak za materijale u Nacionalnom laboratoriju Lawrence Berkeley. Prvi uzorci novog metalnog stakla ustvari su bile mikro-legure paladija s fosforom, silicijem i germanijem u obliku štapića promjera jednog milimetra. Dodavanje srebra toj mješavini sastojaka omogućilo je stručnjacima sa Sveučilišta Kalifornija, koji su također sudjelovali u projektu, da prošire staklene štapiće na šest milimetara s tim da se gustoća nije smanjila.

Stakleni materijali imaju amorfnu, 'nekristalnu' strukturu koja ih čini iznimno čvrstim, ali krhkim. S druge strane, kristalna struktura metala je odgovorna za to što metali na mikrostrukturnoj razini pružaju otpor i pukotinama i stranim tijelima i oštećenjima. Kod stakla je, dakle, sve suprotno - nema ničega što bi zaustavilo pucanje. Upravo zato je ovaj projekt u intelektualnim i tehničkim krugovima zaokupio pozornost velikog broja stručnjaka.

Sa stanovišta strukture, metalna stakla su neuređene guste slagaline kuglica nejednake veličine. Metalna stakla imaju neka bolja svojstva nego obični metali, odnosno odgovarajuće legure. Odlikuju se većom čvrstoćom i boljom plastičnosti. U odnosu na obične polikristalne metale otpornija su na koroziju i razne kemijske utjecaje. To je zato što su granice kristalnih zrna najaktivnija mjesta u običnom polikristalnom metalu. U metalnom staklu nema kristalnih zrna niti granica među njima, pa otuda veća otpornost metalnog stakla prema različitim kemijskim agensima. Bolja mehanička svojstva metalnog stakla također proizlaze zbog odsustva kristalnih zrna.

Rastaljeni metali i njihove legure spontanim hlađenjem uvijek kristaliziraju. Ako se čisti rastaljeni metali super brzo hlade (kale), oni također kristaliziraju. Neke se legure međutim skrutnu kao staklo. Super brzo hlađenje provodi se tako da se rastaljena legura u tankom mlazu izlijeva između dva bakrena valjka hlađena vodom. Valjci su postavljeni blizu i rotiraju velikom brzinom u suprotnom smjeru. Rastaljena se legura u tankom sloju između valjaka super brzo hladi i formira u traku metalnog stakla, odnosno podhlađene tekućine. Zbog velike brzine hlađenja metal nema vremena kristalizirati.