Vetri metallici:materiali con la forza del metallo, ma modellabili come la plastica, sono in fase di sviluppo per un'ampia gamma di applicazioni. Controllo della formazione di vetri metallici e delle loro proprietà risultanti in forma sfusa, però, rimane un work in progress nel campo.

Ricercatori nel laboratorio di Jan Schroers, professore di ingegneria meccanica e scienza dei materiali, hanno trovato un modo per usare la deformazione per impedire al metallo fuso di tornare al suo stato originale, risultando in un vetro metallico molto resistente e duttile. Lo studio, guidato da Rodrigo Miguel Ojeda Mota e Ethen Lund, studenti laureati nel laboratorio di Schroers, è stato recentemente pubblicato su Materiali di comunicazione .

In un metodo comune per la creazione di vetri metallici, una lega viene fusa e poi raffreddata molto rapidamente prima che i suoi atomi abbiano la possibilità di riorganizzarsi nel loro stato cristallino originale. Questo disordine di atomi è ciò che conferisce ai vetri metallici la combinazione di forza e duttilità. Però, è un processo che funziona solo con campioni molto piccoli, in cui possono essere raggiunte velocità di raffreddamento sufficientemente elevate.

"Quindi il limite è che non puoi mai trarne nulla di veramente utile, come un involucro di cellulare o un ingranaggio o un serbatoio di propellente per il satellite, " ha detto Schroer.

I ricercatori hanno provato un approccio diverso, usando lo sforzo per evitare che il materiale ritorni alla sua struttura atomica originale. Dopo aver riscaldato la lega, in questo caso, la lega Zr ₄₄ Ti ₁₁ Ni ₁₀ Cu ₁₀ Essere ₂₅ —a una temperatura che lo fa passare al vetro, permettono ad un piccolo peso di tirare giù il materiale durante la fase di raffreddamento (a sinistra). È essenzialmente una battaglia tra la tendenza del materiale a rilassarsi in una struttura atomica cristallina e lo sforzo meccanico che mantiene gli atomi in disordine. Al raffreddamento, il materiale si congela come un vetro metallico. L'intero processo richiede pochi secondi.

"Tirando questo materiale ad alta temperatura, stiamo dilatando gli atomi all'interno del metallo, "Lund ha detto. "Mentre si raffredda, lo stiamo congelando in quella dilatazione, e questo è lo stato liquido eccitato."

Schroers ha affermato che il processo conferisce loro la capacità di migliorare notevolmente le proprietà meccaniche dei metalli, e usali per creare forme complesse.

Ojeda ha detto che il prossimo passo è provare l'idea in diversi processi. "Non siamo interessati ai cavi, ma lavoreremo per incorporare la duttilizzazione della deformazione nel soffiaggio, " ha detto. "Questo ci consentirebbe di fabbricare la maggior parte delle forme per cui vengono utilizzati i metalli in un materiale molto resistente e duttile".