Mikä on Amorfinen metalli?

Amorfinen metalli on metalli, jonka atomirakenne on häiriintynyt, toisin kuin useimmat metallit, joilla on säännöllinen rakenne. Näitä aineita kutsutaan myös metallilaseiksi, koska yksi tapa tehdä amorfisia metalleja muistuttaa lasin valmistusmenetelmää, mutta käyttää metallia piidioksidin sijasta. Tutkimukset osoittavat, että amorfiset metallit voivat olla yli kaksi kertaa vahvempia kuin tavallinen metalli, ja ne ovat ihanteellisia sotilaspanssaroihin, jotka painavat samaa kuin tavallinen metalli. Materiaalin epäjärjestyksestä johtuen se kestää myös paremmin korroosiota ja kulumista.

Amorfiset metallit luotiin ensimmäisen kerran Caltechissa Pol Duwezin toimesta vuonna 1957. Duwez loi amorfisen metallin jäähdyttämällä seoksen (Au80Si20) nestemäisestä tilasta alle sekunnin murto -osaan. Jäähdytysnopeuden piti ylittää miljoona Kelvin -astetta sekunnissa, joten metallin jäähdytys nesteestä kiinteään tilaan piti tapahtua millisekunteina. Tämän jäähdyttäminen esti metallin kiteytymästä tyypillisen metallin tavoin ja antoi sille ainutlaatuisen amorfisen rakenteen. Aluksi amorfisen metallin muodot olivat rajalliset, ja ne koostuivat enimmäkseen ohuista nauhoista, kalvoista ja langoista. Näitä rajoituksia pakotti nopea jäähdytysnopeus.

Kaupalliseen käyttöön sopiva amorfinen metalli valmistettiin ensimmäisen kerran vuonna 1976 C. Graham ja H. Liebermann. He käyttivät ylikuumennettua nopeasti pyörivää pyörää luodakseen suuria määriä amorfista metallia, joka soveltuu pienen häviön sähkönjakelumuuntajiin, kaupallisesti nimellä Metglas. Amorfinen metalli voidaan nopeasti magnetisoida ja demagnetoida, mikä johtaa virransäästöihin, kun sitä käytetään sähköverkon muuntajissa. Amorfiset metallimuuntajat kuluttavat 70–80% vähemmän virtaa, mikä vähentää hiilidioksidipäästöjä ja säästää virtaa. Nykyään amorfisia metallimuuntajia käytetään laajalti Intiassa ja Kiinassa, missä niitä on käytetty onnistuneesti kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseen.

Materiaalitieteilijät kokeilivat 1980 -luvulla eri seoksilla vähentääkseen tarvittavaa jäähdytysnopeutta amorfisten metallien luomiseksi. He onnistuivat alentamaan kriittisen jäähdytysnopeuden sadoista Kelvinistä sekunnissa vain yhteen Kelviniin sekunnissa, mikä teki metallilasien valmistuksen toteutettavammaksi. Vuonna 2004 tutkijat onnistuivat purkamaan amorfista terästä irtotavarana, mikä avasi tietä materiaalin laajemmalle kaupallistamiselle.