yasaman hedayati
10th August 2012, 09:53 PM
محققان مؤسسه فناوري كاليفرنيا به روش جديدي دست يافتند كه به آنها اجازه مي‌دهد شيشه فلزي را با استفاده از فرآيندهاي ارزان قيمت كه در ساخت پلاستيك مورد استفاده قرار مي‌گيرند، توليد كنند.
به گزارش سرويس علمي خبرگزاري دانشجويان ايران (ايسنا) با اين شيوه جديد، دانشمندان مي‌توانند شيشه‌فلزي را به ميزان يك ميليون درجه در ثانيه حرارت داده و سپس آن را در چند ميلي‌ثانيه به هر شكلي در‌آورده و قالب بزنند.
شيشه فلزي كه از استيل يا تيتانيوم محكم‌تر و به همان ميزان سخت است، ماده‌اي ايده‌آل براي هرچيز از گوشي همراه گرفته تا قسمتهاي فضاپيما محسوب مي‌شود.
شيشه‌هاي فلزي كه براي اولين بار در سال 1960 در موسسه فناوري كاليفرنيا كشف شدند و بعدها در اوايل دهه 1990 توسط گروه جانسون بطور انبوه توليد شدند، از شفافيت شيشه معمولي برخوردار نبوده و در عوض فلزاتي با ساختار اتمي نامنظم شيشه هستند.
با اينكه شيشه‌هاي معمولاي معمولا محكم، سخت و در برابر دگرديسي دائمي مقاوم هستند، به آساني شكسته يا ترك مي‌خورند. فلزات، مواد سختي هستند كه در برابر شكنندگي و ترك مقاومند اما از استحكام كافي برخوردار نيستند. شيشه‌هاي فلزي از تركيب استثنائي استحكام شيشه و سختي فلزات برخوردار هستند.
براي توليد قطعات قابل استفاده از شيشه فلزي، بايد ماده را تا مرحله گدازش شيشه يا 500 درجه سانتيگراد حرارت داد. در اين مرحله، ماده نرم شده و تبديل به مايع سفتي مي‌شود كه مي‌توان آن را براحتي قالب زده و شكل داد. در اين مرحله اتم‌هاي اين ماده، خودبخود به شكل بلور درمي‌آيند. شيشه جامد پس از سرد شدن ماده گداخته و پيش از شكل‌گيري اتمها بصورت بلوري بوجود مي‌آيد. با جلوگيري از تبلور، اين ماده ساختار نامنظم خود را حفظ كرده كه به آن استحكام مي‌بخشد.
تبلور در شيشه‌هاي پنجره و پلاستيك‌هاي خاص در مرحله گدازش از چند دقيقه تا يك ساعت يا بيشتر طول مي‌كشد. در اين حال براي شكل دادن و قالب زدن آنها و همچنين منجمد كردنشان وقت زيادي هست. اما شيشه فلزي به محض حرارت ديدن شروع به بلورسازي مي‌كند. مقابله با اين تبلور شديد، چالش اصلي سازندگان اين نوع شيشه است.
پيش از اين شيشه‌هاي فلزي با حرارت دادن آلياژ فلز در دماي بالاتر از مرحله تبلور، حدود 1000 درجه توليد مي‌شدند. سپس در يك قالب استيل ريخته مي‌شد تا پيش از تبلور، جامد شوند. اما مشکل اينجا بود كه استتيل تنها مي‌تواند 600 درجه سانتيگراد حرارت را تحمل كند. در نتيجه بايد به سرعت قالبها را جايگزين هم مي‌كردند كه هزينه فرآيند را بالا مي‌برد. از آن گذشته در اين درجه حرارت، مايع بوجود آمده بقدري سيال است كه براحتي ريخته و شكسته مي‌شود.
از اين رو محققان تلاش كردند كه شيشه فلزي را با سرعت بيشتري حرارت داده و پردازش كنند. آنها دريافتند كه با سرعت بالا مي‌توان به سرعت اين ماده را به شكل مايعي در بياورند كه براحتي درون قالب تزريق شده و بعد بسرعت آن را سرد كنند.
محققان در آزمايشات خود، شيشه فلزي را تا 550 درجه سانتيگراد حرارت داده و سپس آن را در كمتر از 40 ميلي‌ثانيه به شكل حلقه درآوردند. با وجود اين كه اين ماده در فضاي باز شكل گرفت، اكسيده نشده و در آن اختلال جرياني وجود ندارد.
به گزارش سرويس علمي خبرگزاري دانشجويان ايران (ايسنا) با اين شيوه جديد، دانشمندان مي‌توانند شيشه‌فلزي را به ميزان يك ميليون درجه در ثانيه حرارت داده و سپس آن را در چند ميلي‌ثانيه به هر شكلي در‌آورده و قالب بزنند.
شيشه فلزي كه از استيل يا تيتانيوم محكم‌تر و به همان ميزان سخت است، ماده‌اي ايده‌آل براي هرچيز از گوشي همراه گرفته تا قسمتهاي فضاپيما محسوب مي‌شود.
شيشه‌هاي فلزي كه براي اولين بار در سال 1960 در موسسه فناوري كاليفرنيا كشف شدند و بعدها در اوايل دهه 1990 توسط گروه جانسون بطور انبوه توليد شدند، از شفافيت شيشه معمولي برخوردار نبوده و در عوض فلزاتي با ساختار اتمي نامنظم شيشه هستند.
با اينكه شيشه‌هاي معمولاي معمولا محكم، سخت و در برابر دگرديسي دائمي مقاوم هستند، به آساني شكسته يا ترك مي‌خورند. فلزات، مواد سختي هستند كه در برابر شكنندگي و ترك مقاومند اما از استحكام كافي برخوردار نيستند. شيشه‌هاي فلزي از تركيب استثنائي استحكام شيشه و سختي فلزات برخوردار هستند.
براي توليد قطعات قابل استفاده از شيشه فلزي، بايد ماده را تا مرحله گدازش شيشه يا 500 درجه سانتيگراد حرارت داد. در اين مرحله، ماده نرم شده و تبديل به مايع سفتي مي‌شود كه مي‌توان آن را براحتي قالب زده و شكل داد. در اين مرحله اتم‌هاي اين ماده، خودبخود به شكل بلور درمي‌آيند. شيشه جامد پس از سرد شدن ماده گداخته و پيش از شكل‌گيري اتمها بصورت بلوري بوجود مي‌آيد. با جلوگيري از تبلور، اين ماده ساختار نامنظم خود را حفظ كرده كه به آن استحكام مي‌بخشد.
تبلور در شيشه‌هاي پنجره و پلاستيك‌هاي خاص در مرحله گدازش از چند دقيقه تا يك ساعت يا بيشتر طول مي‌كشد. در اين حال براي شكل دادن و قالب زدن آنها و همچنين منجمد كردنشان وقت زيادي هست. اما شيشه فلزي به محض حرارت ديدن شروع به بلورسازي مي‌كند. مقابله با اين تبلور شديد، چالش اصلي سازندگان اين نوع شيشه است.
پيش از اين شيشه‌هاي فلزي با حرارت دادن آلياژ فلز در دماي بالاتر از مرحله تبلور، حدود 1000 درجه توليد مي‌شدند. سپس در يك قالب استيل ريخته مي‌شد تا پيش از تبلور، جامد شوند. اما مشکل اينجا بود كه استتيل تنها مي‌تواند 600 درجه سانتيگراد حرارت را تحمل كند. در نتيجه بايد به سرعت قالبها را جايگزين هم مي‌كردند كه هزينه فرآيند را بالا مي‌برد. از آن گذشته در اين درجه حرارت، مايع بوجود آمده بقدري سيال است كه براحتي ريخته و شكسته مي‌شود.
از اين رو محققان تلاش كردند كه شيشه فلزي را با سرعت بيشتري حرارت داده و پردازش كنند. آنها دريافتند كه با سرعت بالا مي‌توان به سرعت اين ماده را به شكل مايعي در بياورند كه براحتي درون قالب تزريق شده و بعد بسرعت آن را سرد كنند.
محققان در آزمايشات خود، شيشه فلزي را تا 550 درجه سانتيگراد حرارت داده و سپس آن را در كمتر از 40 ميلي‌ثانيه به شكل حلقه درآوردند. با وجود اين كه اين ماده در فضاي باز شكل گرفت، اكسيده نشده و در آن اختلال جرياني وجود ندارد.