What is metallic glass? - Ashwini Bharathula

Co to jest szkło metaliczne? - Ashwini Bharathula

Tłumaczenie: Patrycja Macyszyn Korekta: Rysia Wand

Steel and plastic.

Stal i plastik.

These two materials are essential to so much of our infrastructure and technology,

Te dwa materiały są niezbędne w naszej infrastrukturze i technologii,

and they have a complementary set of strengths and weaknesses.

a do tego mają uzupełniają się mocnymi i słabymi stronami.

Steel is strong and hard,

Stal jest mocna i twarda,

but difficult to shape intricately.

ale trudna do kształtowania.

While plastic can take on just about any form,

Plastik może przyjmować każdą formę,

it's weak and soft.

ale jest nietrwały i miękki.

So wouldn't it be nice if there were one material

Czy nie byłoby miło, gdyby istniał jeden materiał,

as strong as the strongest steel

tak mocny jak najtwardsza stal

and as shapeable as plastic?

i tak łatwy do kształtowania jak plastik?

Well, a lot of scientists and technologists

Wielu naukowców i technologów

are getting excited about a relatively recent invention called metallic glass

żywo interesuje nowy wynalazek: szkło metaliczne,

with both of those properties, and more.

które posiada obie właściwości, a nawet więcej.

Metallic glasses look shiny and opaque, like metals,

Szkło metaliczne wygląda lśniąco i matowo jak metal,

and also like metals, they conduct heat and electricity.

i podobnie jak metal przewodzi ciepło i elektryczność.

But they're way stronger than most metals,

Jednak jest mocniejsze niż większość metali,

which means they can withstand a lot of force

co oznacza, że może znieść duży nacisk

without getting bent or dented,

bez zgięć czy zgnieceń,

making ultrasharp scalpels,

dzięki czemu nadaje się na super-ostre skalpele

and ultrastrong electronics cases,

i mocne obudowy dla elektroniki,

hinges,

zawiasy,

screws;

śruby;

the list goes on.

lista cały czas się zwiększa.

Metallic glasses also have an incredible ability

Szkło metaliczne ma także niezwykłe zdolności

to store and release elastic energy,

do przechowywania i uwalniania energii sprężystości,

which makes them perfect for sports equipment,

przez co świetnie nadaje się na sprzęt sportowy,

like tennis racquets,

jak rakiety tenisowe,

golf clubs,

kije golfowe

and skis.

i narty.

They're resistant to corrosion,

Są odporne na rdzę

and can be cast into complex shapes with mirror-like surfaces

i można je odlewać w skomplikowanych kształtach z lustrzaną powierzchnią,

in a single molding step.

wszystko na jednym etapie.

Despite their strength at room temperature,

Mimo ich wytrzymałości w temperaturze pokojowej,

if you go up a few hundred degrees Celsius,

w temperaturze wyższej o kilkaset stopni Celsjusza

they soften significantly,

zaczną znacząco mięknąć

and can be deformed into any shape you like.

i można je formować w dowolny kształt.

Cool them back down,

Po ostudzeniu

and they regain the strength.

znów odzyskują trwałość.

So where do all of these wondrous attributes come from?

Skąd pochodzą te nadzwyczajne atrybuty?

In essence, they have to do with metallic glass' unique atomic structure.

Zasadniczo mają związek ze strukturą atomową szkła metalicznego.

Most metals are crystalline as solids.

W postaci stałej większość metali jest krystaliczna.

That means that if you zoomed in close enough to see the individual atoms,

Dlatego w dużym powiększeniu widać pojedyncze atomy

they'd be neatly lined up in an orderly, repeating pattern

starannie uszeregowane w zorganizowany i powtarzalny schemat,

that extends throughout the whole material.

który poszerza się w całym materiale.

Ice is crystalline,

Lód jest krystaliczny,

and so are diamonds,

tak samo jak diamenty

and salt.

i sól.

If you heat these materials up enough and melt them,

Po odpowiednim podgrzaniu i roztopieniu

the atoms can jiggle freely and move randomly,

ich atomy będą swobodnie drgać i przemieszczać się losowo,

but when you cool them back down,

ale po ponownym ochłodzeniu

the atoms reorganize themselves,

atomy same się poprzestawiają

reestablishing the crystal.

z powrotem w formę krystaliczną.

But what if you could cool a molten metal so fast

A gdyby dało się schłodzić roztopiony metal tak szybko,

that the atoms couldn't find their places again,

że atomy nie zdążyłyby znaleźć swojego miejsca,

so that the material was solid,

przez co materiał byłby stały,

but with the chaotic, amorphous internal structure of a liquid?

ale z chaotyczną, płynną strukturą wewnętrzną?

That's metallic glass.

Takie właśnie jest szkło metaliczne.

This structure has the added benefit of lacking the grain boundaries

Struktura posiada dodatkowy zaletę: brak jej ziarnistych granic,

that most metals have.

które posiada większość metali.

Those are weak spots where the material is more susceptible to scratches

Są to słabe punkty, gdzie materiał jest bardziej podatny na zarysowania

or corrosion.

lub korozję.

The first metallic glass was made in 1960 from gold and silicon.

Pierwsze szkło metaliczne powstało w 1960 roku z połączenia złota i silikonu.

It wasn't easy to make.

Stworzenie tego nie było łatwe.

Because metal atoms crystallize so rapidly,

Ponieważ atomy metalu szybko się krystalizują,

scientists had to cool the alloy down incredibly fast,

naukowcy musieli chłodzić stop metalu niewiarygodnie szybko,

a million degrees Kelvin per second,

milion stopni Kelvina na sekundę,

by shooting tiny droplets at cold copper plates,

strzelając kropelkami stopu na zimne arkusze miedzi

or spinning ultrathin ribbons.

lub wypuszczając go cieniutkimi wstążkami.

At that time, metallic glasses could only be tens or hundreds of microns thick,

Szkło metaliczne miało wtedy grubość poniżej tysiąca mikronów,

which was too thin for most practical applications.

więc były zbyt cienkie do praktycznego stosowania.

But since then, scientists have figured out

Jednak naukowcy odkryli już,

that if you blend several metals that mix with each other freely,

że jeżeli zmiesza się kilka metali, które mieszają się swobodnie,

but can't easily crystallize together,

ale nie umieją się razem krystalizować,

usually because they have very different atomic sizes,

zwykle dlatego, że mają inny promień atomowy,

the mixture crystallizes much more slowly.

mikstura krystalizuje się dużo wolniej.

That means you don't have to cool it down as fast,

Oznacza to, że nie trzeba chłodzić ich tak szybko,

so the material can be thicker,

więc materiał może być grubszy,

centimeters instead of micrometers.

liczony w centymetrach, a nie mikrometrach.

These materials are called bulk metallic glasses, or BMGs.

Materiały te nazwano ładunkiem szkła metalicznego lub BMG.

Now there are hundreds of different BMGs,

Dzisiaj istnieje wiele różnych BMG,

so why aren't all of our bridges and cars made out of them?

więc czemu nie robi się z nich wszystkich mostów i samochodów?

Many of the BMGs currently available are made from expensive metals,

Większość BMG dostępna obecnie na rynku jest tworzona z drogich metali,

like palladium and zirconium,

takich jak pallad czy cyrkon,

and they have to be really pure

koniecznie bez domieszek,

because any impurities can cause crystallization.

bo domieszki mogą powodować krystalizację.

So a BMG skyscraper or space shuttle would be astronomically expensive.

Budowa wieżowca lub wahadłowca z BMG byłaby astronomicznie droga.

And despite their strength,

Pomimo trwałości,

they're not yet tough enough for load-bearing applications.

nie są wystarczająco twarde dla struktur nośnych.

When the stresses get high, they can fracture without warning,

Gdy naprężenie wzrasta, mogą pękać bez ostrzeżenia,

which isn't ideal for, say, a bridge.

co nie jest idealnym rozwiązaniem w przypadku mostu.

But when engineers figure out how to make BMGs from cheaper metals,

Jednak gdy naukowcy odkryją, jak tworzyć BMG z tańszych metali

and how to make them even tougher,

i jak je wzmocnić,

for these super materials,

przed tymi materiałami

the sky's the limit.

nie będzie ograniczeń.