科学家在微重力研究发光玻璃滴

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看过的劳拉·汤姆森2022年5月6日

它有白金的颜色,但很难像石英玻璃,同时展示高弹性。光滑的表面是免费的晶体结构,使材料的耐盐或酸。各个部分——医疗植入物,例如,可以使用3 d印刷生产,而大系列——看情况,例如,使用注塑生产。这大概是梦的材料描述,科学家正在研究。他们正在谈论“大块金属玻璃”。

负责人在电子探针,安东尼娅Neels电子探针x射线分析,中心一直致力于这个神秘的材料大约15年了。她的团队研究金属玻璃的内部结构使用各种x射线方法,从而发现相关性与可变形性等属性或断裂行为。甚至在材料科学专业,金属玻璃是一个难对付的人:欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球“我们看样品,更多的问题出现,”安东尼娅Neels说。这促使研究者的野心。

一起进入太空

几个月后,金属玻璃的一个示例将研究微重力的国际空间站(ISS)。一组研究人员与电子探针参与准备样品并注册他们的欧洲航天局ESA太空飞行。提供的特殊合金PX集团公司从La Chaux-de-Fonds手表行业的生产材料和牙科技术。欧洲杯足球竞彩团队还包括人员马库斯·莫尔和Hans-Jorg Fecht功能性纳米系统研究所的乌尔姆大学和罗兰包厢实验室的热机的冶金EPFL纽。

金属玻璃的生产并不完全简单:车窗玻璃相比,特别挑选的金属合金必须冷却到快一百倍,这样金属原子并不会形成晶体结构只有在熔体凝固非常迅速,它能够形成一个玻璃。在工业上,薄片之间的金属玻璃是由按下融化快速旋转铜鼓。研究人员有时把样品模具制成的固体铜、消散热量特别好。但更大,固体金属玻璃制成的工件使用这些方法并不可行。

3 d打印技术帮助

一个可能的困境的出路是3 d打印使用过程称为粉床的过程。所需的合金加热的细粉与激光几毫秒。与他们的邻居金属颗粒融合形成一种衬托。现在一层薄薄的粉放在上面,激光引信新鲜应用粉末与底层箔,从而逐步创建一个三维工件从许多短暂加热粉末颗粒。

这个方法需要一个剂量的激光脉冲。如果激光烧伤太弱的粉末,颗粒不融合在一起,工件仍多孔。欧洲杯猜球平台如果激光烧伤太强烈,也再次融化层越低。多个融化允许原子重新排列,形成晶体——这是金属玻璃的结束。

x射线方法及其非凡的多样性

在电子探针x射线分析中心,安东尼娅Neels队已经分析了几个这样的3 d打印样本实验。与此同时,结果总是带来新的问题。“一些证据表明眼镜的机械性能不恶化,但实际上相反改善,如果样本包含小晶体分数,”Neels说。“现在我们正在调查的问题有多大这个水晶玻璃需要分数,需要什么样的晶体形式增加,说,柔软或冲击强度的玻璃在室温下。”

跟踪非晶中的晶体生长环境,专家使用各种电子探针x射线方法。“不同波长的辐射,我们可以了解水晶的结构部分,而且确定样品中原子的附近现象——换句话说,确定化学键的性质,“Neels解释道。此外,x射线成像分析,称为ct机,显示详细信息密度波动的样本。这表明相隔离和晶体的形成。然而,玻璃和水晶地区之间的密度差异非常小。详细的图像处理因此需要可视化的三维分布结晶部分。

在空客抛物线飞行

但材料样本3 d激光打印机本身并不能完全解决金属玻璃的难题。“我们需要知道在什么温度下这些晶体形式以及他们如何成长,为了使用它们来定义生产流程稳定,”Neels x射线专家解释说。重要的信息是由熔体热物理参数,如粘度和表面张力。国际空间站实验为这些分析提供了理想条件。初步实验在抛物线飞行。

早在2019年,第一个液滴的金属玻璃在实验的基础上提出。公司的一个特别改装空客A310 Novespace飞与材料样品失重飞行。从乌尔姆和一个小科学家,金属玻璃从PX集团公司在洛杉矶Chaux-de-Fonds滴。金属玻璃的研究小组正在研究由钯、铜、镍和磷。在实验中称为颞部(crucible-free电磁处理在零重力下),玻璃滴在悬架通过磁场和感应加热到1500摄氏度。在冷却阶段,两个短脉冲引起的感应电流发光的液滴振荡。相机记录了实验。着陆后,材料在电子探针x射线分析中心的样本进行了分析。

为什么国际空间站提供更多的结果吗

视频从抛物线飞行允许的分析结论是粘度和表面张力的液滴,重要的数据更好地控制金属玻璃的生产与特定的属性。但微重力在飞行的时间只持续20秒,详细分析太少。只能在国际空间站。

现在一个示例相同的材料已经注册了一个航班在欧洲哥伦布国际空间站的模块。ISS-EML电磁悬浮炉已经安装有自2014年以来。在每种情况下,18材料样品飞,自动交换,可以观察到地球上的研究人员通过视频。瑞士将进入太空的金属玻璃的下一批样品。

新的铸造工艺

研究人员计划生成一个计算机模拟的融化在太空飞行获得更详细的数据。这将使所有的答案在单个模型通过结合实验在地球和空间:在什么温度下有什么粘度和表面张力,当晶体的组成、大小和方向形式——这个内部材料结构如何影响金属玻璃的属性——从所有这些参数,研究人员希望开发制造方法与工业伙伴PX集团,为了能够产生令人垂涎的材料在一个定义的形式。所以还有很多材料研究人员在未来几年。欧洲杯足球竞彩