Rozšíření sklotvornosti kovových skel

Kovová skla tvořena dominantně prvky kovů a tedy také známa jako amorfní kovy představují netradiční typ skel, která nachází své potenciální uplatnění jako biokompatibilní materiály (implantáty, chirurgické nástroje…), dále v oblasti biodetekce, ukládání vodíku nebo jako mikroelektromechanické (MEMS) součástky. Obecně je známo, že skla se připravují chlazením taveniny takovou rychlostí, aby nedošlo k tvorbě krystalů během procesu chlazení. Pro kovová skla je nutná škála rychlostí chlazení velice široká. Některá skla lze pouze připravit za velmi rychlého chlazení až milion stupňů Celsia za sekundu, zatímco pro jiná kovová skla stačí kapalinu chladit pomalu. Tavenina se obvykle chladí z vysoké teploty, tj. vyšší než teplota kapalná fáze, nad kterou již nemohou z termodynamického hlediska existovat krystaly. Nedávno publikována společná práce mezi Fakultou životního prostředí a Institutem fyziky v Pekingu ukazuje, že samotná sklotvornost skla založeného na ytterbiu je negativně ovlivněna srážením krystalických částic, například zinku. Studie ve své práci použila metodu ultrarychlé kalorimetrie, která umožňuje rychlosti ohřevu/chlazení v řádu desetitisíc stupňů Celsia za sekundu. Ke zlepšení sklotvornosti byla v dané studii uvedena nová metoda tzv. bleskového ohřevu, tj. při chlazení kapaliny dojde k rychlému ohřevu při teplotě mezi teplotou kapaliny a teplotou tání, což má za následek potlačení tvorby kovových sraženin. Tato metoda bleskového ohřevu během chlazení kapaliny představuje novou schopnost kontroly teplotní historie kapaliny, a její obecná aplikovatelnost dává možnost k rozšíření tvorby kovových skel a přípravy nových materiálů.

Q. Cheng, P. F. Wang, H. Y. Jiang, L. Gu, J. Orava, Y. H. Sun, H. Y. Bai, and W. H. Wang, Effect of high-temperature up-quenching on stabilizing off-eutectic metallic glasses. Phys. Rev. B 103 (2021) L100302.

Odkaz na publikaci: https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.103.L100203