< Return to Video

Что такое металлическое стекло? — Ашвини Баратула

  • 0:07 - 0:09
    Сталь и пластик.
  • 0:09 - 0:13
    Эти два материала имеют большое
    значение в инфраструктуре и технологиях
  • 0:13 - 0:17
    и, конечно, в них есть
    свои плюсы и минусы.
  • 0:17 - 0:19
    Сталь очень прочная и крепкая,
  • 0:19 - 0:21
    но из неё трудно сформировать
    что-то затейливое.
  • 0:21 - 0:24
    Пластик может принять любую форму,
  • 0:24 - 0:26
    но он хрупкий и мягкий.
  • 0:26 - 0:28
    Было бы здорово, если бы они стали
    одним материалом,
  • 0:28 - 0:31
    прочным как сталь
  • 0:31 - 0:34
    и универсальным как пластик.
  • 0:34 - 0:36
    Многие учёные и специалисты по технологиям
  • 0:36 - 0:39
    заинтересованы в новом изобретении,
  • 0:39 - 0:41
    названным металлическим стеклом,
  • 0:41 - 0:44
    которое обладает обоими свойствами
    и даже больше.
  • 0:44 - 0:48
    Металлические стёкла такие же
    блестящие и непрозрачные, как металл
  • 0:48 - 0:51
    и так же, как и металл, они проводят
    тепло и электричество.
  • 0:51 - 0:54
    Но они намного прочнее других металлов.
  • 0:54 - 0:56
    Это означает, что они могут
    выдержать большýю нагрузку,
  • 0:56 - 0:58
    и при этом они не гнутся
    и не деформируются.
  • 0:58 - 1:00
    Из них получаются острые скальпели,
  • 1:00 - 1:02
    прочные чехлы для телефонов,
  • 1:02 - 1:03
    дверные петли,
  • 1:03 - 1:04
    шурупы;
  • 1:04 - 1:06
    этот список можно продолжить.
  • 1:06 - 1:08
    Металлические стёкла имеют
    невероятную способность
  • 1:08 - 1:11
    хранить и передавать «эластичную» энергию,
  • 1:11 - 1:13
    что делает их идеальными
    для спортивного снаряжения.
  • 1:13 - 1:14
    Теннисные ракетки,
  • 1:14 - 1:15
    клюшки для гольфа,
  • 1:15 - 1:17
    лыжи.
  • 1:17 - 1:18
    Они устойчивы к коррозии,
  • 1:18 - 1:22
    их можно отлить в сложные фигуры,
    имеющие зеркальную поверхность
  • 1:22 - 1:24
    за одну стадию формирования.
  • 1:24 - 1:27
    Несмотря на прочность
    при комнатной температуре,
  • 1:27 - 1:29
    при поднятии температуры
    на пару сотен градусов Цельсия,
  • 1:29 - 1:31
    они значительно смягчяются,
  • 1:31 - 1:34
    и им можно придать любую другую форму.
  • 1:34 - 1:36
    После охлаждения
  • 1:36 - 1:38
    они восстанавливают свою прочность.
  • 1:38 - 1:41
    Так почему же металлическое стекло
    имеет такие свойства?
  • 1:41 - 1:46
    Всё дело в уникальной атомной структуре
    металлического стекла.
  • 1:46 - 1:48
    Большинство металлов имеют
    кристаллическую решётку твёрдых тел.
  • 1:48 - 1:52
    Если мы посмотрим
    на их кристаллическую решётку,
  • 1:52 - 1:56
    то увидим аккуратные ряды
    повторяющегося узора,
  • 1:56 - 1:59
    который распространяется
    по всему материалу.
  • 1:59 - 2:00
    Например: лёд,
  • 2:00 - 2:01
    бриллианты,
  • 2:01 - 2:02
    а также соль.
  • 2:02 - 2:05
    Если нагреть металл достаточно,
    чтобы расплавить,
  • 2:05 - 2:08
    то атомы начнут беспорядочно двигаться,
  • 2:08 - 2:10
    но когда вы снова его охладите,
  • 2:10 - 2:11
    атомы перестроятся,
  • 2:11 - 2:14
    тем самым восстановив
    кристаллическую решётку.
  • 2:14 - 2:17
    Но что будет, если охладить
    расплавленный металл так быстро,
  • 2:17 - 2:20
    что атомы не успеют занять свои места
  • 2:20 - 2:22
    для формирования твёрдого вещества,
  • 2:22 - 2:26
    но успеют образовать
    аморфную структуру жидкости?
  • 2:26 - 2:28
    Так получается металлическое стекло.
  • 2:28 - 2:32
    Преимущество такой структуры
    заключается в отсутствии границ зёрен,
  • 2:32 - 2:33
    присущих большинству металлов.
  • 2:33 - 2:37
    Именно из-за этого металлы
    восприимчивы к царапинам
  • 2:37 - 2:39
    или коррозии.
  • 2:39 - 2:43
    Первое металлическое стекло было создано
    в 1960 году из золота и кремния.
  • 2:43 - 2:45
    И это было не легко.
  • 2:45 - 2:48
    Так как атомы металлов
    кристаллизуются очень быстро,
  • 2:48 - 2:51
    учёным пришлось охлаждать
    металл очень быстро —
  • 2:51 - 2:55
    на миллион градусов Кельвина в секунду,
  • 2:55 - 2:57
    стреляя маленькими капельками
    в холодную медную пластину
  • 2:57 - 3:00
    или наматывая сверхтонкие ленты.
  • 3:00 - 3:05
    В то время металлическое стекло было
    толщиной всего десятки и сотни микрон,
  • 3:05 - 3:09
    что было слишком тонко
    для практического применения.
  • 3:09 - 3:11
    Но с тех пор учёные выяснили,
  • 3:11 - 3:14
    что если сплавить несколько
    легкосмешиваемых между собой металлов,
  • 3:14 - 3:17
    не сразу образующих
    общую кристаллическую решётку
  • 3:17 - 3:20
    из-за наличия у них
    атомов разных размеров,
  • 3:20 - 3:23
    то смесь кристаллизуется
    гораздо медленнее.
  • 3:23 - 3:26
    Это означает, что смесь
    не надо охлаждать слишком быстро
  • 3:26 - 3:28
    и что материал можно утолщить
  • 3:28 - 3:30
    до сантиметров вместо микрометров.
  • 3:30 - 3:34
    Такой материал назвали
    металлическое стекло или BMG.
  • 3:34 - 3:37
    В настоящее время существуют
    тысячи разных видов BMG.
  • 3:37 - 3:40
    Так почему наши мосты и машины
    не создаются из них?
  • 3:40 - 3:44
    Большинство BMG делаются
    из дорогих материалов,
  • 3:44 - 3:47
    таких как палладий и цирконий,
  • 3:47 - 3:48
    и им нужно быть очень чистыми,
  • 3:48 - 3:51
    так как примеси
    могут ускорить кристаллизацию.
  • 3:51 - 3:56
    Поэтому небоскрёб или космический корабль
    из BMG обойдутся слишком дорого.
  • 3:56 - 3:58
    И несмотря на свои силы,
  • 3:58 - 4:02
    они не выдерживают большую нагрузку.
  • 4:02 - 4:05
    И когда она доходит до предела,
    они могут cломаться,
  • 4:05 - 4:08
    поэтому BMG пока что не подходят
    для строительства мостов.
  • 4:08 - 4:12
    Но когда инженеры выяснят,
    как делать BMG из дешёвых материалов
  • 4:12 - 4:14
    и как сделать их ещё прочнее,
  • 4:14 - 4:16
    то для этих супер-материалов
  • 4:16 - 4:17
    не будет предела.
Title:
Что такое металлическое стекло? — Ашвини Баратула
Description:

Посмотреть полный урок: http://ed.ted.com/lessons/what-is-metallic-glass-ashwini-bharathula

Сталь и пластик имеют важное значение в наших технологиях и инфраструктуре. Сталь очень прочная и крепкая, но из неё трудно сформировать что-то затейливое. Пластик может
принять любую форму, но он хрупкий и мягкий. И вот было бы здорово, если бы они были одним материалом, таким же прочным как сталь и универсальным как пластик! Ashwini Bharathula рассуждает о будущем металлического стекла.

Урок создан Ashwini Bharathula, анимация Tinmouse Animation Studio.

more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
04:34

Russian subtitles

Revisions Compare revisions