金屬玻璃，顧名思義，就是一種既有金屬特性，也有玻璃特性的新材料。上世紀50年代，這種材料被偶然發(fā)現(xiàn)，但卻被美國物理學家稱為“愚蠢的合金”。今天，金屬玻璃因其特性——強度是不銹鋼或鈦的兩倍，易塑性堪比塑料——正在受到越來越多的關注。
　　要想了解金屬玻璃，首先還是從玻璃講起。
　　我們生活在充斥著玻璃的世界，很多人都以為玻璃的廣泛應用是工業(yè)革命的產(chǎn)物，但事實上，玻璃是人類使用最古老、最廣泛的材料之一。
　　我們的遠古祖先——原始人，很早就在利用天然玻璃黑曜石的斷口，也就是我們常說的“玻璃碴”來宰殺動物、裁制獸皮衣服。玻璃材料對人類文明史產(chǎn)生了不容忽視的影響。正如陶瓷材料貫穿中華文明和文化一樣，自被發(fā)現(xiàn)以來，玻璃材料貫穿古希臘文明、羅馬文明、文藝復興、歐洲啟蒙運動、工業(yè)革命等歷史時期，直至當代。例如，因為平板玻璃材料的出現(xiàn)，才有了玻璃窗戶，才讓寒冷的北歐適于居住和文明化；有了玻璃，我們的前輩才能研究星體的運動，太陽系的構(gòu)造，以及微生物的奧秘。不少學者認為，玻璃在東西方文化和文明的差異、分歧中扮演了致關重要的角色。
　　玻璃材料是人類歷史上最偶然的發(fā)明之一。3000多年前，一艘腓尼基人的商船，滿載著晶體礦物“天然蘇打”，航行在地中海沿岸的貝魯斯河上。由于海水落潮，商船擱淺了，于是船員們登上沙灘，把幾塊“天然蘇打”支起作為大鍋，在沙灘上做起飯來。他們撤退時發(fā)現(xiàn)鍋下面的沙地上有一些晶瑩明亮、閃閃發(fā)光的東西！這些閃亮的物體就是最早的人工玻璃。
　　金屬玻璃的發(fā)現(xiàn)也非常偶然。1959年，美國加州理工大學的Duwez在研究晶體結(jié)構(gòu)和化合價極其不同的兩個元素能否形成固溶體時，偶然發(fā)現(xiàn)了這種新材料。他將高溫金—硅合金熔體噴射到高速旋轉(zhuǎn)的銅輥上，以每秒一百萬度的冷卻速度快速冷卻熔體，第一次制備了不透亮的玻璃。當時的一位物理學家看到這種材料時，曾嘲諷地說這是一種“愚蠢的合金”。
　　半個世紀以來，金屬玻璃已經(jīng)從當初“愚蠢的合金”，發(fā)展成為今天航天、航空等高技術(shù)領域和高檔手表、手機等時尚品爭相選用的材料。
　　作為兼有玻璃、金屬，固體和液體特性的新型金屬材料，它是材料界很多紀錄的“保持者”——金屬玻璃是迄今為止最強的金屬材料和最軟的金屬材料之一，最強的鈷基金屬玻璃的強度達到創(chuàng)紀錄的6.0GPa，最軟的鍶基金屬玻璃的強度低至300MPa；金屬玻璃是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最強的穿甲材料，最容易加工成型的金屬材料，最耐蝕的金屬材料，最理想的微、納米加工材料之一；金屬玻璃還具有遺傳、記憶、軟磁、大磁熵等獨特性能。
　　金屬玻璃不但是性能獨特的新材料，同時也是研究材料科學和凝聚態(tài)物理中一些重要問題的模型體系。近十幾年來，金屬玻璃材料的發(fā)展和應用，把玻璃結(jié)構(gòu)、物理性能及相關的物理問題的研究推向凝聚態(tài)物理和材料科學領域的前沿。

　　“愚蠢合金”大放異彩
　　含有金屬元素不同，金屬玻璃也有不同的特性。含有鐵元素的金屬玻璃可以作磁性材料或作催化劑，含有鈷元素的金屬玻璃可以作為磁敏感材料，含有鈦、鋯元素的金屬玻璃具有高彈性和高強度，而含有稀土元素的金屬玻璃則有很多獨特的功能。
　　為什么金屬玻璃會有這么多獨特的性質(zhì)呢？簡單地說，這是由材料的原子排列結(jié)構(gòu)決定的。玻璃內(nèi)部的原子或分子的排列，呈現(xiàn)雜亂無章的高度無序分布狀態(tài)；而鋼鐵等晶態(tài)固體的原子排序則很整齊。打個比方，鋼鐵等晶態(tài)固體的原子排序好比列隊整齊的閱兵式，玻璃的原子排序就像是大街上熙熙攘攘的人群。在我們熟悉的幾種材料中，窗戶玻璃一般是硅與氧等元素合成的，塑料則是高分子玻璃。金屬玻璃是由不同金屬元素原子組成的非晶態(tài)合金，結(jié)構(gòu)上具有玻璃的特性，但因為其金屬元素的加入，就具有了金屬的特性。
　　金屬玻璃由于具有很多不同于傳統(tǒng)玻璃材料的物理、力學、化學性能，在很多領域已經(jīng)得到應用，或者說有很大的應用潛力。航天方面，現(xiàn)在衛(wèi)星收集太陽能維持運轉(zhuǎn)的伸展機構(gòu)大多使用的是高分子有機材料，存在易揮發(fā)和易老化的問題，會給整個系統(tǒng)運轉(zhuǎn)造成障礙。因此，耐腐蝕、抗撞擊、耐冷熱的金屬玻璃有可能在未來成為理想的候選材料。金屬玻璃還被用來收集太陽風，研究太陽的起源。
　　軍事方面，由于其優(yōu)異的力學性能，金屬玻璃可用來制造動能破甲、穿甲彈。金屬玻璃和鎢復合制成的穿甲彈頭，密度高、強度大、穿甲性能好，具有自銳效應，也具有貧鈾彈頭的高絕熱剪切敏感性，有望取代對環(huán)境造成嚴重危害的貧鈾彈。鐵基金屬玻璃可用于艦艇防腐、防磁。
　　工業(yè)方面，電壓變壓器芯體要求材料具有軟磁性，軟磁性越高，在芯體上損失的能量越少?，F(xiàn)在變壓器普遍使用的是硅鋼片，而具有較高軟磁性的金屬玻璃可以使變壓器重量減輕1/3，能量耗損減少1/3。
　　日常生活中，高強度的金屬玻璃已被應用于滑雪、網(wǎng)球、高爾夫球拍、自行車、潛水裝置等體育裝備上；磁敏感的金屬玻璃也用于書、光盤的防盜標簽。相信在不久的將來，隨著其制備工藝和研究進展，我們將可以看到金屬玻璃制成的手表表殼、高檔手機、手提電腦外殼，以及在汽車重要部件上的應用。

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