建材科技 首次揭開玻璃結構的雙重特性

　　據英國《新科學家》雜志報道，雖然玻璃顯然不是液體，而是感覺像是固體，但其分子不能完全取代液體的無序狀態排列成規則的3D格點。玻璃為何有這樣的雙重特性一直是一個不解之謎。如今科學家表示他們發現了玻璃是如何具備這種與眾不同的特性的，此研究將有利于開發能最佳結合金屬和玻璃特性的新材料。


    一支國際小組利用直徑僅2微米的塑膠粒子包裹著凝膠，模擬玻璃冷卻時的情況。此研究小組成員、英國布里斯托爾大學的帕特里克·羅亞爾表示，這些粒子的行為和玻璃中的分子一樣，但比玻璃分子大得多，因此可以在顯微鏡下清楚地看到。


    為了模擬此凝膠中的溫度變化，羅亞爾的小組逐漸增加第二種聚合體，最終此凝膠可以像玻璃似的能折疊起來。利用共焦顯微鏡可以看到此凝膠的3D結構。研究人員發現這些粒子緊緊團結起來，形成了5個方向都對稱的20面體。


    此幾何結構不能打孔，也不能鑲嵌形成規則的固體3D格點。這意味著它們不能隨意移動，因為它們較原始的粒子更大一些。羅亞爾認為真玻璃的分子具有同樣的20面體的結構，使其不能結晶成固體，但也不足以具備像液體那樣自由流動的特性。


    50年前科學家就假定玻璃特性源于這種20面體的結構，但這是首次在實驗室通過實驗過程來證實它。“很久以來，沒有人真正展示過玻璃的結構，”羅亞爾說，“但我們已經能展示出玻璃結構如何不同于液體。”


    由此可以制造20面體的結構構成的金屬，當它們冷卻時就能形成一種新型的“金屬玻璃”材料。它沒有金屬那樣規則的晶體結構，因此，此新材料能彌補金屬的缺點，可以應用到耐高壓的裝備中，如飛機機翼。

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