Kovové sklo a průsvitné kovy

Na aktuální téma

Kovové sklo a průsvitné kovy

Je obtížné si představit okno z kovu nebo raketu ze skla. Ale zcela nové materiály umožňující právě takové použití vytvořili američtí výzkumní pracovníci.
(spe)
Jsou to materiály, které se od standardně užívaných kovů a jejich slitin liší v celé řadě vlastností a charakteristik. Tak třeba u běžných kovů vznikají na rozhraní krystalických struktur defekty, takže jednotlivé vrstvy mohou po sobě ujíždět. Při zátěži pak dochází k vnitřní deformaci. Kovové sklo, jež se vyrábí rychlým zchlazením taveniny, které tvorbě krystalů zabrání, podobným poruchám předchází. Výsledkem je pevná látka s náhodným amorfním uspořádáním atomů, která ovšem svým pojetím daleko více připomíná viskózní kapalinu než pevnou hmotu. I když vyhlíží jako jakýkoli jiný kov, její neobvyklé vlastnosti umožní větší mechanické zatížení, aniž by došlo k deformaci.
Kovové sklo poprvé objevil v roce 1959 Pol Duwez z Kalifornského technologického institutu, když ochladil taveninu zlata a křemíku rychlostí miliónů stupňů za sekundu. Od té doby byly vytvořeny nové slitiny čtyř i více kovů, a to při nižších rychlostech chlazení. Ve spolupráci s americkou armádou nyní výzkumníci vyvíjejí kovové sklo pro projektily pronikající pancíři snadněji než běžné hlavice, jež se po nárazu zplošťují. Pevnost nového materiálu umožňuje jeho rozsáhlé využití především v leteckých konstrukcích, pro pancéřování tanků a obrněných transportérů, ale i v řadě aplikací různých biomedicínských implantátů.
Přesně "z druhého konce" přistoupili ke své práci vědci z Rice University v Houstonu a Pensylvánské státní univerzity. Cílem jejich obsáhlého výzkumu je vytvoření průsvitných kovů.
Za základ jim k tomu slouží metoda vypůjčená z rychle se rozvíjejícího oboru výzkumu mezoporézních pevných látek. Do této kategorie spadají materiály s pravidelnou strukturou drobných pórů o průměru několika desítek nanometrů, které se vytvářejí pomocí miniaturních křemíkových kuliček o poloměru 40 nanometrů. (Jeden nanometr se rovná jedné miliardtině metru). Ty se po zahřátí na 800 řC slepí a zbývající prostor mezi nimi se během několika chemických kroků vyplní dalším materiálem. Nakonec se kuličky vymyjí kyselinou chlorovodíkovou.
Výsledkem je pevná látka ze tří čtvrtin prostoupená póry, jejichž vzdálenost je menší než vlnová délka viditelného světla, a to znamená, že se stává průhlednou.
I když byla tato metoda původně vytvořena pro porézní polymery, Thomas Mallouk a jeho kolegové, rovněž z Pensylvánské státní univerzity, ji zkoušeli i na jiných materiálech včetně kovů. Ještě své výsledky nepublikovali, takže není přesně známo, s kterými látkami přesně pracují. V tuto chvíli se vlastně mimo laboratoře ví jediné: každý z užívaných kovů je pravděpodobně nějakým způsobem lehce zabarvený a v závislosti na velikosti póru připomíná kouřové sklo.
Vicki Colvinová z Rice University rovněž pracuje s porézními kovy s neobvyklými optickými vlastnostmi, mezi něž patří již zmíněná průsvitnost. V této souvislosti uvádí, že vzhledem velikosti jednotlivých pórů pak její kovy buď připomínají průsvitné sklo s mírným kouřových nádechem, anebo také jako by opalizují, popřípadě vrhají měňavé záblesky jako motýlí křídla.
Přes jistou nejistotu panující zatím nad těmito materiály - znalci sci-fi si jistě připomenou "průhledný hliník", který se objevuje v jednom z filmů Star Trek - je jejich využití velmi slibné.
Průhledné kovy se mohou hodit na výrobu plochých displejů nebo do přístrojů, u nichž je výhodné vidět skrz vodič. Difrakční mřížky vytvořené z porézních kovů mohou sloužit k odklánění paprsku v rentgenovém mikroskopu, do nichž se nedají zasadit běžné čočky nebo zrcadla. A lze je samozřejmě také použít jako katalyzátor do automobilů i pro filtrování nebo separaci látek, třeba při odstraňování těžkých iontů z vody.