What is metallic glass? - Ashwini Bharathula

Çeviri: Nevaz Mescioğlu Gözden geçirme: Can Boysan

Steel and plastic.

Çelik ve plastik.

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

Altyapı ve teknoloji için çok önemli bu iki malzemenin

and they have a complementary set of strengths and weaknesses.

birtakım güçlü ve zayıf yanları mevcuttur.

Steel is strong and hard,

Çelik sağlam ve serttir

but difficult to shape intricately.

fakat karışık şekiller vermek zordur.

While plastic can take on just about any form,

Plastik neredeyse her şekli alabilirken

it's weak and soft.

zayıf ve yumuşaktır.

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

En sert çelik kadar sağlam olan ve plastik gibi şekil alabilen

as strong as the strongest steel

and as shapeable as plastic?

bir malzeme olsaydı güzel olmaz mıydı?

Well, a lot of scientists and technologists

Doğrusu birçok bilim insanı ve teknolog,

are getting excited about a relatively recent invention called metallic glass

metalik cam denilen ve bu iki malzemenin özelliklerini ve fazlasını taşıyan

with both of those properties, and more.

nispeten yeni bir buluş hakkında heyecanlı.

Metallic glasses look shiny and opaque, like metals,

Metalik cam, metal gibi parlak ve opak

and also like metals, they conduct heat and electricity.

ve yine metal gibi ısı ve elektriği iletebiliyor.

But they're way stronger than most metals,

Ancak çoğu metalden çok daha sağlam.

which means they can withstand a lot of force

Bu da yamulup bükülmeden büyük kuvvetlere dayanabileceği,

without getting bent or dented,

making ultrasharp scalpels,

çok keskin neşterler yapılabileceği,

and ultrastrong electronics cases,

çok sağlam elektronik kasalar, menteşeler, vidalar yapılabileceği anlamına geliyor.

hinges,

screws;

the list goes on.

Liste uzayıp gidiyor.

Metallic glasses also have an incredible ability

Metalik camların, elastik enerjiyi muhafaza etmek

ve serbest bırakmak konusunda da inanılmaz bir yeteneği vardır.

to store and release elastic energy,

which makes them perfect for sports equipment,

Bu da mükemmel spor ekipmanları yapmayı mümkün kılıyor.

like tennis racquets,

Tennis raketleri, golf sopaları ve kayaklar gibi.

golf clubs,

and skis.

They're resistant to corrosion,

Metalik cam, aşınmaya karşı dayanıklı

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

ve tek bir kalıplama aşaması ile

ayna gibi yüzeylere sahip kompleks şekiller alabilir.

in a single molding step.

Despite their strength at room temperature,

Oda sıcaklığında sağlam olsa da

if you go up a few hundred degrees Celsius,

sıcaklığın birkaç yüz derece artması durumunda

they soften significantly,

ciddi şekilde yumuşayabilir

and can be deformed into any shape you like.

ve istenilen şekli kolayca alır.

Cool them back down,

Soğuduğunda sağlamlığını geri kazanır.

and they regain the strength.

So where do all of these wondrous attributes come from?

Peki bu müthiş özellikler nereden geliyor?

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

Esas itibariyle bu, metalik camın eşsiz atomik yapısıyla mümkün oluyor.

Most metals are crystalline as solids.

Çoğu metal, katılar gibi kristal yapıya sahiptir.

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

Yani her bir atomu görebilecek kadar yaklaştırabilseydiniz

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

madde boyunca deseni tekrar eden bir düzende sıralandıklarını görürdünüz.

that extends throughout the whole material.

Ice is crystalline,

Buz, elmas ve tuz kristal yapıdadır.

and so are diamonds,

and salt.

Eğer bu malzemeleri yeterince ısıtır ve eritirseniz

If you heat these materials up enough and melt them,

the atoms can jiggle freely and move randomly,

atomlar özgürce salınabilir ve rastgele hareket edebilir

but when you cool them back down,

fakat tekrar soğuttuğunuzda

the atoms reorganize themselves,

atomlar, kristal yapıyı tekrar kurarak kendilerini yeniden düzenler.

reestablishing the crystal.

But what if you could cool a molten metal so fast

Peki ya ergimiş metali

atomların katı hâldeyken bulundukları yerlerini

that the atoms couldn't find their places again,

tekrar bulamayacakları bir hızda soğutursak

so that the material was solid,

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

ve sıvının kaotik, karmaşık yapısına sahip bir katı elde edersek?

That's metallic glass.

İşte metalik cam bu.

This structure has the added benefit of lacking the grain boundaries

Çoğu metalin aksine bu yapıda tane sınırı yok,

that most metals have.

bu bir avantaj.

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

Tane sınırı, materyalin zayıf yönü.

Materyali, çizilmeye ve aşınmaya karşı duyarlı hâle getiriyor.

or corrosion.

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

İlk metalik cam, 1960'ta altın ve silikondan yapıldı.

It wasn't easy to make.

Yapımı kolay olmadı.

Because metal atoms crystallize so rapidly,

Metal atomu çok çabuk kristalleştiğinden

scientists had to cool the alloy down incredibly fast,

bilim insanlarının, alaşımı çok hızlı soğutmaları gerekiyordu,

a million degrees Kelvin per second,

saniyede yaklaşık bir milyon santigrat derece,

by shooting tiny droplets at cold copper plates,

çok küçük damlacıkları soğuk metal levhalara çarptırarak

or spinning ultrathin ribbons.

veya çok ince şeritler hâlinde döndürerek.

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

O zamanlar metalik cam en çok iki ya da üç haneli mikron kalınlıktaydı

which was too thin for most practical applications.

ki bu da çoğu uygulama için fazla inceydi.

But since then, scientists have figured out

O zamandan günümüze bilim insanları sorunu şu şekilde çözdü:

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

birbirine karışan ama birlikte kolay kristalleşmeyen

but can't easily crystallize together,

birkaç metali karıştırırsanız

usually because they have very different atomic sizes,

genellikle farklı atomik boyutlara sahip olduklarından dolayı

the mixture crystallizes much more slowly.

karışım çok daha yavaş kristalleşir.

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

Yani çok hızlı soğutmanıza gerek kalmaz,

so the material can be thicker,

böylece daha kalın olabilir,

centimeters instead of micrometers.

mikrometre yerine santimetre kalınlığında olabilir.

These materials are called bulk metallic glasses, or BMGs.

Bu malzeme, dökme metalik cam veya DMC olarak adlandırılır.

Now there are hundreds of different BMGs,

Günümüzde yüzlerce çeşit DMC mevcut.

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

Öyleyse neden köprüler ve arabalar bundan yapılmıyor?

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

Mevcut olan çoğu DMC, paladyum ve zirkonyum gibi

like palladium and zirconium,

pahalı metallerden elde ediliyor

and they have to be really pure

ve ciddi anlamda saf olması gerekiyor

because any impurities can cause crystallization.

çünkü herhangi bir katışık, kristalleşmeye sebep olabilir.

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

Bu yüzden DMC gökdelen veya uzay gemisi aşırı pahalı olurdu.

And despite their strength,

Ayrıca sağlam olmasına rağmen

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

yük dayanımı gerektiren uygulamalar için yeterince güçlü değil.

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

Gerilim yükseldiği zaman hiçbir belirti göstermeden kırılabilir.

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

Bu durum, örneğin bir köprü için uygun değildir.

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

Ancak mühendisler DMC'yi daha ucuz malzemelerden üretmeyi

ve daha güçlü hâle getirmeyi buldukları zaman

and how to make them even tougher,

for these super materials,

bu süper malzeme için hiçbir sınır kalmayacak.

the sky's the limit.