Палладий сделает стекло небьющимся

Обычно твердость и прочность материала не сочетаются, но исследователи из Лаборатории Беркли и Калифорнийского технологического института создали новый тип металлического стекла, которое легко переносит повреждения и демонстрирует уникальное сочетание прочности и твердости, не имеющее аналогов среди известных материалов. Новый тип стекла может найти широкое применение в технике и строительстве, заменяя в некоторых случаях стальные конструкции.

Новые металлические микросплавные стекла содержат палладий - металл с высокой устойчивостью к деформации сдвига, что уменьшает хрупкость стеклообразных материалов. Стекло, содержащее палладий, имеет большую пластичность, которая позволяет ему сгибаться, не трескаясь.

Микрофотография разбитого стекла с включением палладия. Отчетливо видны края отверстия с минимумом трещин.

Стекло имеет некристаллическую аморфную структуру, которая делает его твердым, но хрупким и подверженным образованию трещин. Кристаллическая структура металлов обеспечивает микроструктурные препятствия, которые не дают трещинам распространяться. Американским ученым удалось объединить качества обоих материалов.

Ранее ученые из Беркли изготовили металлические стекла DH3, в которых распространение трещин заблокировано введением кристаллической фазы металла, которая в виде дендритных структур проникает в аморфную структуру стекла и создает микроструктурные барьеры, препятствующие распространению трещин.

Включение палладия наделяет аморфный материал необычной пластичностью – вязкость при разрушении сопоставима с самыми жесткими из известных материалов. При этом остается твердость аморфного стекла, что позволяет создать материал с уникальными характеристиками.

Размер металлического стекла ограничивается необходимостью быстро охладить жидкие металлы для включения их в аморфную структуру. Для создания стеклянных стержней около одного миллиметра в диаметре в исходные образцы были добавлены палладий, фосфор, кремний и германий. Добавление серебра позволило увеличить толщину стержней до шести миллиметров.

В настоящее время ученые работают над созданием технологии, позволяющей производить более толстые и разнообразные по характеристикам металлические стекла.