Τι είναι το άμορφο μέταλλο;

Άμορφο μέταλλο είναι ένα μέταλλο με διαταραγμένη ατομική δομή, σε αντίθεση με τα περισσότερα μέταλλα που έχουν κανονική δομή. Αυτές οι ουσίες ονομάζονται επίσης μεταλλικά γυαλιά, επειδή ένας τρόπος κατασκευής άμορφων μετάλλων μοιάζει με τη διαδικασία κατασκευής γυαλιού, αλλά χρησιμοποιώντας μέταλλο αντί για πυρίτιο. Μελέτες δείχνουν ότι τα άμορφα μέταλλα μπορεί να είναι περισσότερο από δύο φορές ισχυρότερα από το κανονικό μέταλλο και είναι ιδανικά για στρατιωτική θωράκιση, ζυγίζοντας το ίδιο με το συνηθισμένο μέταλλο. Λόγω της άτακτης δομής του υλικού, είναι επίσης πιο ανθεκτικό στη διάβρωση και τη φθορά.

Τα άμορφα μέταλλα δημιουργήθηκαν για πρώτη φορά στο Caltech από τον Pol Duwez το 1957. Ο Duwez δημιούργησε το άμορφο μέταλλο ψύχοντας ένα κράμα (Au80Si20) από υγρή κατάσταση σε λιγότερο από ένα κλάσμα του δευτερολέπτου. Ο ρυθμός ψύξης έπρεπε να ξεπερνά τους ένα εκατομμύριο βαθμούς Kelvin ανά δευτερόλεπτο, επομένως η ψύξη του μετάλλου από την υγρή σε στερεή κατάσταση έπρεπε να γίνει σε χιλιοστά του δευτερολέπτου. Η ψύξη αυτού γρήγορα εμπόδισε το μέταλλο να κρυσταλλωθεί σαν ένα τυπικό μέταλλο, δίνοντάς του τη μοναδική άμορφη δομή του. Στην αρχή, οι μορφές του άμορφου μετάλλου ήταν περιορισμένες, αποτελούμενοι κυρίως από λεπτές κορδέλες, φύλλα και σύρματα. Αυτοί οι περιορισμοί επιβλήθηκαν από την αναγκαιότητα ενός γρήγορου ρυθμού ψύξης.

Το άμορφο μέταλλο κατάλληλο για εμπορευματοποίηση κατασκευάστηκε για πρώτη φορά το 1976 από τους C. Graham και H. Liebermann. Χρησιμοποίησαν έναν υπερψυκτικό τροχό γρήγορης περιστροφής για να δημιουργήσουν μεγάλες ποσότητες άμορφου μετάλλου κατάλληλου για μετασχηματιστές διανομής ισχύος χαμηλών απωλειών, που διατίθενται στο εμπόριο με το όνομα Metglas. Το άμορφο μέταλλο μπορεί γρήγορα να μαγνητιστεί και να απομαγνητιστεί, οδηγώντας σε εξοικονόμηση ενέργειας όταν χρησιμοποιείται σε μετασχηματιστές στο ηλεκτρικό δίκτυο. 70–80% λιγότερη ενέργεια καταναλώνεται από άμορφους μετασχηματιστές μετάλλων, μειώνοντας τις εκπομπές CO2 και εξοικονομώντας ενέργεια. Σήμερα, οι μετασχηματιστές άμορφων μετάλλων χρησιμοποιούνται ευρέως στην Ινδία και την Κίνα, όπου έχουν χρησιμοποιηθεί για την επιτυχή μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου.

Κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1980, οι επιστήμονες υλικών πειραματίστηκαν με διαφορετικά κράματα, για να μειώσουν τον απαραίτητο ρυθμό ψύξης για τη δημιουργία άμορφων μετάλλων. Κατάφεραν να μειώσουν τον κρίσιμο ρυθμό ψύξης από εκατοντάδες Kelvin ανά δευτερόλεπτο σε μόλις ένα Kelvin ανά δευτερόλεπτο, καθιστώντας την κατασκευή χύδην μεταλλικών γυαλιών πιο εφικτή. Το 2004, οι ερευνητές πέτυχαν χύμα άμορφο χάλυβα, ανοίγοντας το δρόμο για ευρύτερη εμπορευματοποίηση του υλικού.