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研究取得突破性进展 玻璃机翼飞机即将登场
来源:  作者:本站
  想象一下“玻璃机翼”的飞机会是什么样子?

  英国布里斯托尔大学的科学家们近日在对玻璃材质的研究上取得了突破性的进展。也许在不久的将来,一架使用“玻璃机翼”的飞机就将闪亮登场。

  玻璃到底是一种什么样的材质?科学家们对此已经进行了长达50多年的探索研究。到目前为止,大家都普遍集中于所谓的“塞车”理论:虽然玻璃的外表看起来非常紧密而坚固,但它实际上是由一系列处于缓慢移动状态的原子粒挤压而成的。就像处于交通堵塞中的汽车一样,在玻璃中的原子微粒无法始终固定在一个地方,因为整个过程都是彼此之间簇拥、挤压着前进的,所以,它们很难稳定下来,变成坚硬的固体。

  可就在最近,布里斯托尔大学的帕蒂·罗伊尔(Paddy Royall)博士却否定了这样的说法。6月份的《自然材料》(Nature Materials)期刊上他认为,决定玻璃性质的并不是什么原子“塞车”理论,而是这些原子粒在相互挤压运动后最终形成冷却状态的玻璃时所产生的一种特殊结构。

  罗伊尔解释说:“一些物质在冷却之后形成结晶,而这些物质内部的原子微粒通常就会组合形成一个异常规则的几何结构,我们通常称这种结构为‘点阵’结构。虽然,看起来,玻璃趋近于一个‘结晶体’,但实际上它却尚未达到‘结晶体’的‘要求’,不能算作是一个真正的‘结晶体’,因为当它冷却下来的时候,其内部的原子微粒被挤压成了一种随意、混乱的结构状态,而不是规则的‘点阵’结构。”

  罗伊尔还说:“早在19世纪50年代,布里斯托尔大学物理学院的查理斯·弗兰克爵士就曾提到过,这种挤压后的状态可不可以看作一个‘二十面体’结构。但当时,他自己并不能提出任何试验性的证明。”

  可是问题就在于因为原子微粒太小的缘故,我们无法用肉眼直接看到这些原子在冷却下来之后到底发生了什么。罗伊尔博士借助试验研究发现,那些胶质粒子似乎也“很想”组合起来形成结晶体,但是,它们最终却还是“失败”了。而这也就最终解释了为什么玻璃就是“玻璃”本身,它既不是液体,也不是固体。

  了解到了玻璃原子粒的此种结构意味着人们在对“亚稳物质”(meta-stable)的理解上取得了突破性的进展,同时也促进了对“金属玻璃”这种新材质的相关研究。

  金属在冷却之后通常会形成结晶,但是同样不幸的是,由于内部原子之间巨大压强的存在,也无法使金属成为真正的结晶体。由英国德哈维兰德(De Havilland)飞机设计公司制成的世界上首架合金喷气式民用飞机最终因为金属的“疲劳性”而发生了坠机事件。如果金属能够形成真正的结晶体或是具有像玻璃那样的内部结构,也许悲剧就不会发生了。
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