
科學家在玻璃的怪異特性中取得了突破性的發現,玻璃的表現有時像固體和液體一樣。
這一發現可能導致看起來像神奇女子飛機的飛機。這樣的飛機可能有玻璃的翅膀或稱為金屬玻璃的東西,而不是完全看不見。
這突破涉及解決幾十年的玻璃的問題。眾所周知,儘管其外觀穩定,但玻璃和凝膠實際上處於液體和固體之間的“堵塞”物質狀態,其移動非常緩慢。就像交通擁堵中的汽車一樣,玻璃中的原子在懸掛的動畫中也無法到達目的地,因為路線被鄰居阻止。因此,據化學家和材料科學家稱,即使玻璃是一種硬物質,它也永遠不會成為合適的固體。
到目前為止的工作集中在試圖了解交通擁堵的範圍內,但是現在布里斯托爾大學的Paddy Royall和堪培拉和東京的同事都表明,由於玻璃在冷卻時在玻璃中形成的特殊原子結構,玻璃無法成為固體。
Icosahedron果醬
Royall說,有些材料在冷卻時會結晶,將原子排列成一個高度規則的圖案,但玻璃“想要”成為一種晶體,因為它冷卻原子以幾乎隨機的排列被卡住,從而阻止其形成常規的格子。
在1950年代,布里斯托爾物理部門的查爾斯·弗蘭克爵士(Charles Frank)建議,“果醬”的安排應形成所謂的二十面體,但在他無法證明這一點的時候。
Royall解釋說,二十面體就像3D五角大樓,就像您不能用五角大州的地板鋪上地板一樣,您也無法用Icosahedrons填充3-D空間。也就是說,您不能用五角大車製作一個格子。
弗蘭克認為,當涉及玻璃時,晶體形成與五角大人之間存在競爭,從而阻止了晶體的建造。如果您冷卻液體,並且會使五角大族大量且五角大族存活,那麼晶體將無法形成。
羅雅爾說,事實證明弗蘭克是對的,他的團隊在實驗中證明了這一點。您無法觀察原子會變冷,因為它們太小,所以Royall和他的同事使用了稱為膠體的特殊粒子,它們模仿原子,但使用最先進的顯微鏡可以看到足夠大的粒子。團隊冷卻了一些,看了發生了什麼。
他們發現,這些顆粒形成的凝膠也“希望”成為一種晶體,但由於弗蘭克所預測的,它由於形成了二十其他類似二十黑內德拉的結構。
“正是這些結構的形成才是乾擾材料的基礎,並解釋了為什麼玻璃是玻璃和不是液體- 或一個固體。 ”羅亞爾說。
這些發現在6月22日的《雜誌》上詳細介紹自然材料。這項研究得到了教育,文化,體育,科學和技術以及皇家學會的贈款的部分支持。
防止噴氣客機災難
他說,了解原子作為玻璃冷卻的結構是對元穩定材料的理解的重大突破,並將允許進一步開發新的強壯而輕的材料,稱為金屬眼鏡,已經用來製造一些高爾夫球桿。由於有很多自由電子(想想舊溫度計中的汞),這些東西通常是顏色閃亮的,而不是透明的,而不是透明的。
金屬在冷卻時通常會結晶,但是沿晶體之間的邊界累積的壓力會導致金屬衰竭。
例如,世界上第一個噴氣式用途,英國建造的德哈維蘭彗星,由於金屬故障而從天上掉下來。 Royall說,當使金屬與玻璃相同的內部結構冷卻並且沒有晶體晶界時,它們的可能性較小。他說,金屬眼鏡可能適用於需要靈活的高爾夫球俱樂部以外的整個產品,例如飛機機翼和發動機零件。
玻璃不是看起來
羅亞爾(Royall)是一群科學家的一部分,他們認為,如果您等待足夠長的時間(也許數十億年),所有玻璃最終都將結晶成真正的堅實。換句話說,玻璃不是處於平衡狀態(儘管在我們有限的一生中,它對我們來說是這樣的)。羅雅爾告訴生活學。 “我們的工作將使這一點變得更加接受。我認為,越來越多的證據肯定是許多眼鏡“想要成為水晶”。”羅雅爾說:“玻璃看起來像是一種液體,這是我們解決某種方法的偉大謎語之一。” “一直認為玻璃具有與液體相同的結構,這就是為什麼它看起來像它。它沒有與液體相同的結構。”
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