块体金属玻璃

第九届大块金属玻璃材料国际会议（The 9th International Conference on Bulk Metallic Glasses） 即将于12月16日至20日在厦门大学材料学院召开。这次会议为国际上从事大块金属玻璃材料和物理研究的科学家进行学术和信息交流提供了重要场所，对促进国际大块金属玻璃材料研究及应用起到巨大推动作用。 大昌华嘉作为本次的赞助商之一，即将亮相本次会议并在现场为各位参会老师及专家学者介绍公司产品，包括：比表面分析仪、激光粒度仪、表/界面张力仪、接触角测量仪等。期待各位老师的莅临参观。 关于大昌华嘉（http://www.dksh-instrument.cn/index.asp） 大昌华嘉商业（中国）有限公司（DKSH China）是一家著名的国际贸易集团，总部位于瑞士的苏黎世。公司自1900年以来便与中国进行友好贸易往来，业务范围涉及机器、仪器、消费品、纺织品、化工原料等诸多领域。 大昌华嘉仪器部专业提供分析仪器及设备，独家代理众多欧美先进仪器，产品范围包括：颗粒，物理，化学，生化，通用实验室的各类分析仪器以及流程仪表设备，在中国的石化，化工，制药，食品，饮料，农业科技等诸多领域拥有大量用户，具有良好的市场声誉。我们的业务逐年增加，市场不断扩大。华嘉公司在中国设有多个销售，服务网点，旨在为客户提供全方位的产品和服务。 激光粒度分析仪－美国麦奇克（MICROTRAC）公司视频光学接触角测量仪、表面/界面张力仪－德国克吕士（Kruss）公司比表面/孔隙度分析仪&mdash 日本拜尔BEL公司粉末流动性分析仪&mdash 英国Freeman公司堆密度&mdash 英国康普利COPLEY公司颗粒图像分析系统&mdash 挪威AnaTec公司LB膜分析系统&mdash 芬兰Kibron公司密度计/旋光仪/折光仪/糖度仪－美国鲁道夫（Rudolph）公司全自动氨基酸分析仪/超微量紫外分光光度计－英国Biochrom公司元素分析仪、TOC总有机碳含量分析仪、稳定同位素质谱仪－德国elementar公司薄层扫描仪、点样仪－德国迪赛克（DESAGA）公司离子色谱仪 &mdash 日本东曹公司水份活度仪－瑞士novasina公司凯氏定氮仪－德国贝尔（behr）公司高压反应釜－瑞士premex公司全自动反应量热仪－瑞士Systag公司

据美国物理学家组织网近日报道，澳大利亚科学家在最新一期的《物理评论快报》杂志上报告称，他们研制出一种属性与玻璃类似的新型金属化合物，并用其替代塑料与碳纳米管结合制成新的场发射电极。该场发射电极能制造出稳定的电子束，有望用在消费电子和电子显微镜等领域。　　以前，科学家们主要通过将碳纳米管和其他纳米材料内嵌于塑料中来制造场发射电极。这些场发射电极尽管种类繁多且容易制造，拥有很大应用潜力，但其瑕疵也很多，比如，塑料的导电能力太弱 塑料的热稳定性很低，无法对抗长时间操作产生的大量热量。　　现在，澳大利亚莫纳什大学的科研团队和澳大利亚联邦科学与工业研究组织下属的过程科学和工程研究院的科学家携手，研发出了一种新的应用潜力很大且容易制造的材料——非晶块金属玻璃(ABM)，并用其代替塑料制造出场发射电极。当这些非晶块金属玻璃合金冷却时会形成非晶材料，让它们的一举一动更像玻璃。　　这种非晶块金属玻璃合金由镁、铜和稀土族元素钆制造而成，拥有很多塑料特有的特性 可顺应很多形状、大批量地制造并能作为碳纳米管的有效基体。除了具有优良的导电性之外，这种金属玻璃也拥有非常稳定的热性，这意味着，即使经受高温，它也能保持其形状和耐用性。科学家们表示，以上诸多优势和其卓越的电子发射属性，使得这种非晶块金属玻璃成为制造电子发射设备的最好材料之一。　　尽管以前也有科学家研制出了其他由大块金属玻璃和碳纳米管组成的复合材料，但这是这样的系统首次用于制造场发射电极这样的功能性设备。科学家们表示，这项技术可被用于制造电子显微镜、微波和X射线生成设备以及现代显示设备等。

想象一下，直径 3 毫米的金属玻璃线，即使加热到 700 多度，也可以吊起重达 2.5 吨的汽车是怎样的奇观？ 最近，中科院物理研究所柳延辉老师课题组发表在nature上的一篇文章昭示这一奇观有望实现，该文章报道了柳老师课题组新研发的一种金属玻璃：Ir–Ni–Ta–(B)，该材料在 727℃ 的高温下仍具有 3.7 千兆帕的高强度。 除了强度高，Ir–Ni–Ta–(B) 金属玻璃还具有很高的耐腐蚀性。材料的耐腐蚀性往往和抗氧化性有一定关系，因此研究人员利用飞纳电镜，对金属玻璃高温下的抗氧化性进行了测试。通过背散射图像的成分衬度和能谱测试结果可以发现，在 1000K 的高温下，氧化 60 分钟后，氧化层深度不到 0.01 毫米，并且表面光滑，无明显腐蚀坑。 飞纳电镜对金属玻璃抗氧化性形貌特征和能谱成分分析结果 Question 1：好学的小伙伴不禁要问，什么是金属玻璃？ 在介绍金属玻璃之前，要先了解固体材料原子的排列方式。 将固体材料的原子想像成一颗颗的弹珠，弹珠规则排列的材料称为晶体，不规则排列则称为非晶体。一般来说，金属材料都是晶体结构，而常见的非晶材料有玻璃、玛瑙等。 透射电子显微镜观察到微观结构（a 为非晶体结构，b 为晶体结构） 金属玻璃又称非晶态合金，他的成分是金属元素，但原子的排列长程无序，具有非晶体的结构特征。它既有金属和玻璃的优点，又克服了它们各自的弊病。 金属玻璃的强度远高于钢，且具有一定的韧性和刚性，同时具有耐腐蚀、耐摩擦等性能。 Question 2：那么，怎样使金属变成 “玻璃” 呢？ 一般来说，金属在冷却时会结晶，原子会排列成有规则的图案，称之为晶格。但如果结晶不出现，原子随机排列，则形成金属玻璃。 方法：将金属高温熔化后，以极快的速度冷却，使金属原子来不及按常规编排结晶，原子还处于不整齐、杂乱无章的状态便被 “冻结” 了，因此，出现了类似玻璃的微观结构。 Question 3：柳老师制备的金属玻璃到底有多厉害呢？ 几乎所有的金属都可通过快速凝固的方式成为金属玻璃，但要开发一种制备简单，性能优良的金属玻璃并不容易。 金属玻璃的机械性能主要取决于其玻璃化转变温度，在接近玻璃化转变温度时，强度会显著降低。因此，老师希望金属玻璃拥有较高的玻璃化转变温度。 尽管已经有人开发出玻璃化转变温度大于 1000K (727℃) 的金属玻璃，但过冷液体区域（玻璃化转变温度和结晶温度之间）很窄，导致金属成形性较差，限制了其实际应用。 Ir–Ni–Ta–(B) 金属玻璃的玻璃化转变温度已经高达 1162 K，且过冷液体区域为 136 K，比目前大多数金属玻璃的都宽。这意味着在高温或恶劣环境下应用的小型部件可以很容易地通过热塑性成形获得。 过冷液体区域与玻璃化转变温度以及各种合金的高温强度 自1960 年以来，研究人员已开发出基于各种元素的金属玻璃。然而，非晶合金是典型的多组元合金材料，形成过程极其复杂，多个组元构成的成分空间十分庞大。 “一次实验，一个样品” 的材料研究方法不仅导致新材料探索效率低，所获得的实验数据也缺乏系统性，使得人们难以全面把握非晶合金形成的主要规律和性能调控机制。 为了鉴定感兴趣的合金，柳老师课题组根据先前报道的玻璃形成能力与电阻率之间的关联性，提出了一种简化的组合方法。 这种方法是无损的，允许随后对同一样本库中的一系列物理属性进行检测。该研究的发现与设计和方法的实用性为高强度、高温、大块的其他具有高性能的玻璃合金的研究提供了理论的可能和方法的支持。 Ir–Ni–Ta–(B) 块状金属玻璃的高通量表征 最后，秀一下柳老师与飞纳电镜的合影，期待柳老师更多科研成果。