WEBVTT

00:00:06.791 --> 00:00:08.525
เหล็กกล้าและพลาสติก

00:00:08.525 --> 00:00:13.423
วัสดุสองชนิดนี้มีความสำคัญ
ต่อโครงสร้างพื้นฐานและเทคโนโลยีของเรามาก

00:00:13.423 --> 00:00:17.129
และพวกมันมีความแข็งและความเปราะ
ที่แตกต่างกัน

00:00:17.129 --> 00:00:18.900
เหล็กกล้าแข็งแรงและทนทาน

00:00:18.900 --> 00:00:21.249
แต่ทำให้เป็นรูปทรงที่ซับซ้อนได้ยาก

00:00:21.249 --> 00:00:23.885
ขณะที่พลาสติกสามารถทำเป็นรูปทรงต่าง ๆ 
ได้หลากหลาย

00:00:23.885 --> 00:00:26.072
มันเปราะและอ่อนนุ่ม

00:00:26.072 --> 00:00:28.424
ดังนั้น มันน่าจะดีถ้ามีวัสดุชนิดหนึ่ง

00:00:28.424 --> 00:00:30.616
ที่มีความแข็งแรงดุจเหล็กกล้าที่แข็งที่สุด

00:00:30.616 --> 00:00:33.507
และสามารถทำให้เป็นรูปทรงที่หลากหลาย
ได้เหมือนพลาสติก

00:00:33.507 --> 00:00:36.092
เอาล่ะ ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์
และผู้เชียวชาญด้านเทคโนโลยีจำนวนมาก

00:00:36.092 --> 00:00:41.039
กำลังรู้สึกตื่นเต้นกับสิ่งประดิษฐ์ใหม่
เรียกว่า "แก้วโลหะ" (metallic glass)

00:00:41.039 --> 00:00:44.290
ซึ่งมีคุณสมบัติของวัสดุทั้งคู่ 
และคุณสมบัติอื่น ๆ อีก

00:00:44.290 --> 00:00:47.509
โลหะแก้วมีลักษณะเป็นมันเงา
และทึบแสงเหมือนเหล็กกล้า

00:00:47.509 --> 00:00:51.120
และเช่นเดียวกับเหล็กกล้า
พวกมันนำความร้อนและไฟฟ้าได้

00:00:51.120 --> 00:00:53.500
แต่พวกมันแข็งแรงกว่าโลหะส่วนใหญ่

00:00:53.500 --> 00:00:56.101
ซึ่งหมายความว่าพวกมันทนทาน
ต่อแรงปริมาณมากได้

00:00:56.101 --> 00:00:58.449
โดยปราศจากการคดงอหรือแหว่งเว้า

00:00:58.449 --> 00:01:00.193
นำไปทำเป็นมีดผ่าตัดที่มีความคมสุดขีด

00:01:00.193 --> 00:01:02.253
และกล่องใส่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
ที่มีความแข็งแรงสุดขั้ว

00:01:02.253 --> 00:01:03.089
บานพับ

00:01:03.089 --> 00:01:04.132
ตะปูควง

00:01:04.132 --> 00:01:05.632
และอีกมากมาย

00:01:05.632 --> 00:01:08.019
แก้วโลหะยังมีคุณสมบัติที่น่าเหลือเชื่อ

00:01:08.019 --> 00:01:10.755
คือกักเก็บและปลดปล่อยพลังงานยืดหยุ่น 
(elastic energy)

00:01:10.755 --> 00:01:13.133
ซึ่งทำให้พวกมันเป็นวัสดุ
ที่เหมาะจะนำไปผลิตอุปกรณ์กีฬา

00:01:13.133 --> 00:01:14.258
เช่น ไม้เทนนิส

00:01:14.258 --> 00:01:15.320
ไม้ตีกอล์ฟ

00:01:15.320 --> 00:01:16.700
และ สกี

00:01:16.700 --> 00:01:18.219
พวกมันทนต่อการกัดกร่อน

00:01:18.219 --> 00:01:22.375
และสามารถถูกนำไปหล่อเป็นรูปทรงซับซ้อน
ที่มีพื้นผิวเหมือนกระจกได้

00:01:22.375 --> 00:01:24.499
ในการขึ้นรูปขั้นตอนเดียว

00:01:24.499 --> 00:01:26.812
แม้ว่ามันจะมีความแข็งแรงที่อุณหภูมิห้อง

00:01:26.812 --> 00:01:29.202
ถ้าคุณเพิ่มอุณหภูมิให้สูงกว่า
ร้อยกว่า ๆ องศาเซลเซียส

00:01:29.202 --> 00:01:31.062
พวกมันจะอ่อนตัวลงอย่างมีนัยสําคัญ

00:01:31.062 --> 00:01:34.474
และจะสามารถถูกทำให้เป็นรูปร่าง
ได้ตามที่คุณต้องการ

00:01:34.474 --> 00:01:35.832
เมื่อทำให้มันเย็นลง

00:01:35.832 --> 00:01:38.278
พวกมันจะกลับมามีความแข็งเแรงเหมือนเดิม

00:01:38.278 --> 00:01:41.206
แล้วคุณสมบัติมหัศจรรน์เหล่านี้มาจากไหนล่ะ

00:01:41.206 --> 00:01:45.519
หลักการสำคัญคือมันเกี่ยวข้องกับ
โครงสร้างอะตอมของแก้วโลหะที่มีความพิเศษ

00:01:45.519 --> 00:01:48.154
โลหะส่วนใหญ่เป็นผลึกเป็นของแข็ง

00:01:48.154 --> 00:01:52.278
นั่นหมายความว่า หากคุณเข้าไปใกล้มากพอ
ที่จะเห็นอะตอม

00:01:52.278 --> 00:01:56.304
คุณจะพบพวกมันเรียงตัวอย่างเป็นระเบียบ 
รูปแบบซ้ำ ๆ

00:01:56.304 --> 00:01:58.587
กระจายอยู่ทั่วไปในเนื้อของวัสดุ

00:01:58.587 --> 00:01:59.871
น้ำแข็งเป็นผลึก

00:01:59.871 --> 00:02:01.124
เพชรก็ด้วย

00:02:01.124 --> 00:02:02.219
เกลือก็เช่นกัน

00:02:02.219 --> 00:02:04.603
ถ้าคุณให้ความร้อนสูงมากพอ
ที่จะทำให้พวกมันละลาย

00:02:04.603 --> 00:02:07.985
อะตอมจะสั่นและเคลื่อนที่อย่างสุ่ม

00:02:07.985 --> 00:02:09.590
แต่เมื่อคุณทำให้มันเย็นลง

00:02:09.590 --> 00:02:11.427
อะตอมจะจัดเรียงตัวของพวกมันใหม่

00:02:11.427 --> 00:02:13.841
สร้างเป็นผลึกขึ้นอีกครั้ง

00:02:13.841 --> 00:02:17.219
แต่จะเกิดอะไรขึ้น ถ้าคุณทำให้โลหะเหลว
เย็นตัวลงอย่างรวดเร็ว

00:02:17.219 --> 00:02:20.055
จนทำให้อะตอมไม่สามารถ
หาตำแหน่งเดิมของมันได้

00:02:20.055 --> 00:02:21.914
เพื่อที่วัสดุนั้นที่เคยเป็นของแข็ง

00:02:21.914 --> 00:02:26.356
แต่ด้วยความโกลาหล ทำให้มันกลายเป็นของเหลว
ที่โครงสร้างภายในมีรูปร่างไม่แน่นอนล่ะ

00:02:26.356 --> 00:02:28.096
นั่นล่ะ คือแก้วโลหะ

00:02:28.096 --> 00:02:31.579
โครงสร้างของมันได้รับประโยชน์
จากการขาดขอบเขตที่ชัดเจนในเนื้อวัสดุ

00:02:31.579 --> 00:02:33.472
ซึ่งโลหะส่วนใหญ่มี

00:02:33.472 --> 00:02:36.884
นั่นคือจุดอ่อนที่ทำให้โลหะเหล่านั้น
เป็นรอยได้ง่ายกว่า

00:02:36.884 --> 00:02:38.783
หรือผุกร่อน

00:02:38.783 --> 00:02:43.394
แก้วโลหะถูกสร้างขึ้นครั้งแรกในปี ค.ศ. 1960 
จากทองคำและซิลิคอน

00:02:43.394 --> 00:02:44.837
มันสร้างขึ้นได้ยาก

00:02:44.837 --> 00:02:47.505
เพราะอะตอมของโลหะตกผลึกได้อย่างรวดเร็ว

00:02:47.505 --> 00:02:51.405
นักวิทยาศาสตร์ต้องทำให้โลหะผสมนี้
เย็นลงอย่างรวดเร็วมาก

00:02:51.405 --> 00:02:54.527
ในอัตราหนึ่งล้านองศาเคลวินต่อวินาที

00:02:54.527 --> 00:02:57.456
โดยการยิงละอองโลหะขนาดเล็กจิ๋ว
ไปที่แผ่นทองแดงเย็นเฉียบ

00:02:57.456 --> 00:03:00.317
หรือการปั่นให้เป็นริบบิ้นเส้นบางเฉียบ

00:03:00.317 --> 00:03:05.440
ในเวลานั้น แก้วโลหะมีความหนา
ได้แค่สิบหรือร้อยไมครอนเท่านั้น

00:03:05.440 --> 00:03:08.657
ซึ่งบางเกินไปสำหรับการนำไปใช้ประโยชน์
ในทางปฏิบัติ

00:03:08.657 --> 00:03:10.715
นับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา 
นักวิทยาศาสตร์ได้พบว่า

00:03:10.715 --> 00:03:14.318
ถ้าคุณผสมโลหะหลาย ๆ ชนิด
ที่รวมตัวกันอย่างอิสระ

00:03:14.318 --> 00:03:16.899
แต่ตกผลึกพร้อมกันได้ยาก

00:03:16.899 --> 00:03:19.701
ซึ่งโดยทั่วไปเป็นเพราะว่าพวกมัน
มีขนาดอะตอมที่ต่างกันมาก

00:03:19.701 --> 00:03:22.945
สารผสมจึงตกผลึกได้ช้ากว่ามาก

00:03:22.945 --> 00:03:26.034
นั่นหมายความว่า
คุณไม่จำเป็นต้องรีบทำให้มันเย็นลง

00:03:26.034 --> 00:03:27.616
ดังนั้น วัสดุจึงมีความหนาได้มากขึ้น

00:03:27.616 --> 00:03:30.092
เป็นระดับเซนติเมตร แทนที่จะเป็นไมโครเมตร

00:03:30.092 --> 00:03:34.375
วัสดุนี้ถูกเรียกว่าแก้วโลหะขนาดใหญ่ 
(bulk metallic glass) หรือ BMG

00:03:34.375 --> 00:03:37.042
ในปัจจุบันมี BMG ที่แตกต่างกันหลายร้อยชนิด

00:03:37.042 --> 00:03:40.109
แล้วทำไมสะพานและรถยนต์
จึงไม่ได้สร้างจากพวกมันล่ะ

00:03:40.109 --> 00:03:44.349
BMG หลายชนิดที่ใช้งานได้ในปัจจุบัน
สร้างขึ้นจากโลหะราคาแพง

00:03:44.349 --> 00:03:46.537
เช่น แพแลเดียม และ เซอร์โคเนียม

00:03:46.537 --> 00:03:48.022
และพวกมันต้องมีความบริสุทธิ์สูงมาก

00:03:48.022 --> 00:03:51.374
เพราะความไม่บริสุทธิ๋ใด ๆ ก็ตาม
สามารถก่อให้เกิดการตกผลึกได้

00:03:51.374 --> 00:03:56.386
ดังนั้น ตึกระฟ้าหรือยานอวกาศ
ที่สร้างจาก BMG จึงมีราคาแพงมหาศาล

00:03:56.386 --> 00:03:57.776
และถึงแม้ว่าพวกมันจะมีความแข็งแรง

00:03:57.776 --> 00:04:02.089
พวกมันก็ยังไม่ทนทานมากพอ
สำหรับนำไปใช้รับน้ำหนักในงานก่อสร้าง

00:04:02.089 --> 00:04:05.082
เมื่อมีความเครียดสูง พวกมันแตกร้าวได้
โดยไม่อาจรู้ได้ล่วงหน้า

NOTE Paragraph

00:04:05.082 --> 00:04:08.206
ซึ่งมันไม่ใช่วัสดุในอุดมคติ ยกตัวอย่างเช่น
สำหรับการสร้างสะพาน

00:04:08.206 --> 00:04:12.065
แต่เมื่อวิศวกรค้นพบวิธีสร้าง BMG 
จากโลหะที่มีราคาถูกกว่านี้ได้

00:04:12.065 --> 00:04:14.058
และทำให้มันมีความทนทานมากขึ้นได้

00:04:14.058 --> 00:04:15.736
วัสดุสุดแสนวิเศษนี้

00:04:15.736 --> 00:04:18.026
จะมีศักยภาพมากมายอย่างไร้ขีดจำกัด