Szkło mocniejsze od stali

DH3, metaliczne szkło z palladem stworzone przez naukowców z Lawrence Berkeley National Laboratory oraz California Institute of Technology jest zarówno wytrzymalsze jak i odporniejsze na pęknięcia od stali.

Inżynieria materiałowa odróżnia od siebie wytrzymałość materiałów (czyli to, jaką siłę mogą one wytrzymać) oraz ich wiązkość, czyli odporność na pęknięcia. Materiały, które mają wysoką wytrzymałość zwykle są kruche (klasycznym przykładem jest tutaj szkło) i łatwo pękają, materiały, które trudno pękają zwykle łatwo się deformują pod obciążeniem.

Nowy materiał łączy obie cechy na wysokim poziomie - jest bardzo wytrzymały, ale brak mu pięty achillesowej tradycyjnego szkła. To metaliczne szkło będące stopem palladu, fosforu, krzemu i germanu. Cytując prof. Roberta Ritchie z Uniwersytetu Kalifornii, Berkeley:

To najprawdopodobniej najbardziej odporny na obrażenia materiał jaki widzieliśmy.

Na razie udało uzyskać się próbki materiału mające jeden milimetr grubości, a po dodaniu do niego jeszcze srebra, całe 6 milimetrów przy zachowaniu właściwości. Według prof. Ritchiego istnieje w przyszłości możliwość dodania do szkła jeszcze innych materiałów w celu dodatkowego poprawienia jego właściwości, istnieje też możliwość masowej jego produkcji. Oczywiście, możliwość to nie to samo, co technologia.

Poza brakiem technologii masowej produkcji istnieje jednak istotniejsza przeszkoda na drodze do zastosowania nowego materiału w praktyce. Zawartość palladu oznacza, że cena metalicznego superszkła jest porównywalna do ceny złota - około 20 tysięcy dolarów za kilogram. Jeżeli więc naukowcy nie znajdą podobnego materiału nie wykorzystującego metali ziem rzadkich, to można się spodziewać, że metaliczne szkło będzie wykorzystywane tylko w zastosowaniach nie wymagających dużej ilości materiału, takich jak protetyka.

W dentystyce cena za kilogram materiału nie stanowi takiej przeszkody, więc prof. Marios Demetriou, główny autor badania opublikowanego w "Nature Materials", uważa że w ciągu najbliższych pięciu lat na rynku mogą pojawić się implanty dentystyczne wykonane z metalicznego szkła. Twierdzi też, że:

Jeżeli uda nam się stworzyć stop żelaza lub miedzi z takimi właściwościami, to na zawsze wyprzemy stal z rynku.

Nie podzielałbym optymizmu prof. Demetriou, gdyż niezależnie od parametrów wytrzymałościowych zawsze jedną z najistotniejszych cech materiału będzie cena. Jednak w zastosowaniach takich jak lotnictwo, samochody czy kamizelki kuloodporne metaliczne superszkło z pewnością znalazłoby wielu nabywców. Pod warunkiem, że jego cena trochę spadnie.

[na podstawie Science Daily , MIT Technology Review przez Next Big Future ]

Leszek Karlik

Więcej o: