Phát triển thủy tinh kim loại siêu cứng

(H2N2)-Khó có thể tin rằng thủy tinh lại có thể cứng hơn thép, nhưng một nhóm nghiên cứu đã phát triển một loại thủy tinh kim loại siêu cứng, có tính dẻo đáng kinh ngạc khi chịu áp lực, khiến cho nó cứng và rắn như kim loại. Thông thường, cấu trúc của thủy tinh cứng nhưng ròn có thể khiến cho các vết nứt phát triển và lan ra. Loại thủy tinh kim loại mới có các đặc điểm của palladium là kim loại có tỷ suất cứng rất cao. Đặc điểm này khiến cho thủy tinh kim loại này oằn đi thay vì nứt, khiến cho nó có độ cứng nứt vượt xa các giới hạn của một số vật liệu cứng và rắn nhất được biết tới.  

Nhóm nghiên cứu của Phòng Thí nghiệm Berkeley và Viện Công nghệ California (Caltech), Mỹ, đã chế tạo ra vật liệu thủy tinh tinh khiết với thành phần hóa học độc đáo khi đặt dưới áp lực, khiến cho thủy tinh hình thành nên rất nhiều các dải trượt hơn là phát triển một vết nứt. Tính chất này khiến cho nó chịu được tổn thất nhiều hơn các loại thủy tinh kim loại khác.

Robert Ritchie, nhà khoa học vật liệu của phòng thí nghiệm Berkeley cho biết, những kết quả này đánh dấu việc sử dụng lần đầu một phương thức mới để chế tạo thủy tinh kim loại và nhóm nghiên cứu cho rằng có thể sử dụng phương thức này để chế tạo thủy tinh cứng và rắn hơn. Do tỷ suất mô-đun khối trượt cao của vật liệu chứa palladium, năng lượng cần để hình thành nên các dải trượt thấp hơn nhiều so với năng lượng cần để biến những dải trượt này thành các vết nứt. Kết quả là thủy tinh đạt được độ dẻo cao hơn khi phản ứng với sức ép, cho phép nó uốn cong thay vì bị nứt.

Ban đầu, nhóm nghiên cứu chế tạo thủy tinh kim loại trong đó việc lan tỏa các vết nứt bị ngăn chặn bởi các rào cản vi cấu trúc. Công trình mới này tạo ra một loại thủy tinh tăng được độ dẻo trước một vết nứt hở, bằng cách bổ sung thêm palladium. Các mẫu vật ban đầu của loại thủy tinh này là các vi hợp kim palladium với phốt pho, silicon và germanium, và thu được các que thủy tinh có đường kính một milimet. Bằng cách bổ sung thêm bạc, nhóm nghiên cứu có thể tăng được độ dày của các que này lên 6 mili met.