建材科技初次揭開(kāi)玻璃結(jié)構(gòu)的雙重特性

2008-08-08 來(lái)源：中國(guó)建材網(wǎng)

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   據(jù)英國(guó)《新科學(xué)家》雜志報(bào)道，雖然玻璃顯然不是液體，而是感覺(jué)像是固體，但其分子不能完全取代液體的無(wú)序狀態(tài)排列成規(guī)則的3D格點(diǎn)。玻璃為何有這樣的雙重特性一直是一個(gè)不解之謎。如今科學(xué)家表示他們發(fā)現(xiàn)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(kāi)發(fā)能較佳結(jié)合金屬和玻璃特性的新材料。

     一支全部小組利用直徑僅2微米的塑膠粒子包裹著凝膠，模擬玻璃冷卻時(shí)的情況。此研究小組成員、英國(guó)布里斯托爾大學(xué)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，較終此凝膠可以像玻璃似的能折疊起來(lái)。利用共焦顯微鏡可以看到此凝膠的3D結(jié)構(gòu)。研究人員發(fā)現(xiàn)這些粒子緊緊團(tuán)結(jié)起來(lái)，形成了5個(gè)方向都對(duì)稱的20面體。

     此幾何結(jié)構(gòu)不能打孔，也不能鑲嵌形成規(guī)則的固體3D格點(diǎn)。這意味著它們不能隨意移動(dòng)，因?yàn)樗鼈冚^原始的粒子更大一些。羅亞爾認(rèn)為真玻璃的分子具有同樣的20面體的結(jié)構(gòu)，使其不能結(jié)晶成固體，但也不足以具備像液體那樣自由流動(dòng)的特性。

50年前科學(xué)家就假定玻璃特性源于這種20面體的結(jié)構(gòu)，但這是初次在實(shí)驗(yàn)室通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程來(lái)證實(shí)它。“很久以來(lái)，沒(méi)有人真實(shí)展示過(guò)玻璃的結(jié)構(gòu)，”羅亞爾說(shuō)，“但我們已經(jīng)能展示出玻璃結(jié)構(gòu)如何不同于液體。”

由此可以制造20面體的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的金屬，當(dāng)它們冷卻時(shí)就能形成一種新型的“金屬玻璃”材料。它沒(méi)有金屬那樣規(guī)則的晶體結(jié)構(gòu)，因此，此新材料能彌補(bǔ)金屬的缺點(diǎn)，可以應(yīng)用到耐高壓的裝備中，如飛機(jī)機(jī)翼。

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