Revoluce v materiálech: Nový indikátor stokrát zrychlí objevování kovových skel pro robotiku a medicínu

Výzkumný tým pod vedením profesora Dongwoo Leeho z Sungkyunkwan University a Yanhui Liu z Čínské akademie věd vyvinul nový indikátor založený na elektrické rezistivitě, který umožňuje rychle identifikovat slitiny s vysokou schopností tvořit sklo.

Výzkumný tým pod vedením profesora Dongwoo Leeho z Sungkyunkwan University a Yanhui Liu z Čínské akademie věd vyvinul nový indikátor založený na elektrické rezistivitě, který umožňuje rychle identifikovat slitiny s vysokou schopností tvořit sklo. Tato takzvaná kovová skla jsou unikátní materiály, jejichž atomy jsou uspořádány nepravidelně, podobně jako u běžného skla, namísto uspořádané krystalické struktury typické pro konvenční kovy.

Kovová skla vykazují řadu výjimečných vlastností, včetně vysoké pevnosti a odolnosti proti opotřebení, a lze je přesně tvarovat do složitých forem. Díky tomu představují slibné materiály pro komponenty robotů, letecké a kosmické systémy a lékařské přístroje nové generace. Predikce schopnosti slitiny tvořit sklo (GFA) je však tradičně velmi obtížná. Vědci museli dosud vyrábět a individuálně testovat nespočet slitin pomocí rentgenové difrakce nebo tepelné analýzy, což je časově i finančně náročný proces.

Tým se zaměřil na elektrickou rezistivitu, která se mění s vývojem atomového uspořádání slitiny. Vytvořili knihovny tenkých filmů s kontinuálními gradienty složení a provedli řízené žíhání na přibližně 3 500 slitinách. Slitiny s vysokou GFA vykazovaly po žíhání relativně malé snížení elektrické rezistivity, což naznačuje jejich větší odolnost proti vzniku krystalického uspořádání. Naopak slitiny s nízkou GFA krystalizovaly rozsáhleji a projevily mnohem větší poklesy rezistivity. Měření elektrické rezistivity jedné kompozice trvá jen několik sekund, což činí tuto metodu stokrát rychlejší než konvenční techniky.

Tento přístup umožňuje rychle mapovat trendy GFA napříč širokým spektrem složení bez složitých výrobních nebo charakterizačních postupů. Spolehlivost metody byla potvrzena i na vzorcích vyrobených odlišným procesem. Profesor Lee zdůrazňuje, že změna elektrické rezistivity poskytuje rychlý a intuitivní ukazatel atomového nepořádku a odolnosti proti krystalizaci. Očekává se, že tento přístup zásadně urychlí objevování objemových kovových skel nové generace a vývoj souvisejících pokročilých materiálů, což vědcům poskytne jakousi „mapu“ pro navigaci v nesmírně složitém prostoru vícesložkových slitin.