0

0
0

文字

分享

0
0
0

未來的材料–非晶質金屬

科景_96
・2011/02/09 ・1260字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 579 ・九年級

Original publish date:Aug 08, 2005

編輯 tslim 報導

一種具有未來性的合金–非晶質金屬(amorphous mentals)–也許有一天將結合金屬原有的強度及導電性以及塑膠的廉價及多變性,造成在許多工業上的大革命。例如:使汽車更便宜且更安全或是使奈米元件更容易精密的成形。

鋼鐵的硬度很高,但是很難去塑型,一定要在很高的溫度下,才能夠彎曲它或將它到入模具中。一般的金屬是由晶體所組合而成的,晶體的結構可以使金屬具有延展性不易斷裂。而非晶質金屬的結構是不規則的,或是說在原子尺度下是無序的,就像塑膠或玻璃一樣。因此,非晶質金屬通常就像玻璃般易碎。相反的,鋼鐵在經過擠壓後會變得更堅硬,所以人家說百煉而成鋼。然而,非晶質金屬將來有可能變得如鋼鐵般堅硬又如塑膠般多變

在2005年五月二十七日出版的Physical Review Letters中,有兩篇文章分別發表了兩種不同的非晶質金屬,一種有如鋼鐵般堅硬,另一種則有如塑膠般多變。在由Jurgen Eckert所領軍的Technical University of Darmstadt in Germany 以及 Wei Hua Wang of the Chinese Academy of Sciences in Beijing的團隊中,研究人員將適量的鋁原子加入銅合金中,得到了一種非晶質材料。這種材料在壓力下會變得更堅硬,且比傳統的鋼更耐磨及抗腐蝕。研究人員相信這種材料之所以在壓力下會變得更堅硬,可能是由於奈米尺度的原子叢集atomic clusters所造成的。這些原子叢集就像在鋼鐵中的小晶體一樣,可以增加材料的延展性。小組成員Jayanta Das表示,這些粒子可以在電子顯微鏡下看到,但是我們還不知道它們的詳細結構。研究人員目前能製造出兩釐米厚的板子,可以用在膝上型電腦或手機的外殼上。

另一個在中國大陸的研究團隊則提出了另一種稱為金屬塑膠metallic plastic的材料。就像玻璃或塑膠一樣,這種非晶質金屬在加熱的過程中會逐漸變軟,而非如一般的金屬突然從固態變成液態。這也就是為什麼我們可以將玻璃”吹”成不同的形狀。前面所提到的的非晶質金屬的相變溫度是在攝氏上百到上千度。但是這個團隊所製作出來以鈰合金為主的材料則可以在熱水中塑型,也就是小於攝氏一百度。這使得它可以簡便的應用在奈米技術上,用來製造奈米級的原件,例如刻畫在CD上的奈米級位元。

California Institute of Technology in Pasadena的William Johnson表示,理想的非晶質金屬應該兼具便宜的原料並結合上述兩種材料的好處。雖然鈰金屬相當貴,但是金屬塑膠的提出確實證實了低溫可塑性low-temperature malleability是可行的。當然,如果你不希望你的膝上型電腦或手機被熱水潑到就變成黏膠,那材料的相變溫度就應該要再提高一些。而那銅合金的非晶質金屬經過改良將是飛行器或汽車底盤的好材料,因為它可以產生形變去吸收撞擊的能量而且在經過擠壓後變得更堅硬。

參考來源:

相關連結:

本文版權聲明與轉載授權資訊:

  • [Apr 03, 2007] 可彎的玻璃
  • [Dec 30, 2003] 加熱地核的主要熱源-放射性元素鉀?
  • [Jul 08, 1999] Invar效應的量子理論


    數感宇宙探索課程,現正募資中!

  • 相關標籤:
    文章難易度
    科景_96
    426 篇文章 ・ 3 位粉絲
    Sciscape成立於1999年4月,為一非營利的專業科學新聞網站。


    2

    4
    0

    文字

    分享

    2
    4
    0

    「你不要過來啊!」蜘蛛為了在交配中保命,竟然把自己給射出去了!

    Peggy Sha
    ・2022/05/18 ・1686字 ・閱讀時間約 3 分鐘

    自然界中,充滿了不少為了交配而「慷慨赴義」的勇者,像是:螳螂、蜘蛛等等,在激戰中或激戰後,雄性會變成配偶的盤中飧,如此一來,不僅可以延長交配時間、增加受精機率,還能為雌性提供養分,讓後代更有機會健康快樂地成長!(讓我們感謝飛天小爸爸的努力!)

    「性食同類」不僅可以延長交配時間、增加受精機率,還能為雌性提供養分,讓後代更有機會健康快樂地成長!圖/Pixabay

    這種現象呢,被稱之為「性食同類」(sexual cannibalism),通常是雌性吃掉雄性的比例稍微高一些。

    但正如俗話所說,「生命會自己找到出口」,竟然有雄性蜘蛛靠著把自己「射」出去來保下一命!今天,就要來為你講述,隆背菲蛛(Philoponella prominens)的噴射故事。

    交配到一半就彈出去了?超離奇高速彈射之謎!

    這次的主角隆背菲蛛呢,是一種原產於日本、韓國等地的社會性動物,過去驚人的成就包括:能夠一次聚集 300 多隻同伴,共同編織出一片大網。

    至於牠們超強的彈射能力又是如何被發現的?原先,來自湖北大學的張士昶副教授與團隊正在研究隆背菲蛛的性行為,卻忽然發現了一個超離奇現象:完成交配之後,雄蛛居然會猛然彈開,「biu」地一下就飛得老遠!

    這驚人的過程可說是快到不可思議,最高紀錄達到一秒 88.2 公分,別說是肉眼,就連普通相機都沒辦法正確紀錄下細節。

    這個現象立刻引發了研究團隊的好奇心,那麼接下來該怎麼辦呢?當然是:交配大戰看起來!

    射,還是不射?這是個攸關性命的問題!

    為了進行研究,團隊總共觀察了 155 次交配行為,並在其中 152 次中觀察到了這種超高速的彈射情形。你可能會很好奇,那剩下的 3 次呢?嗯……那 3 隻隆背菲蛛沒有成功彈射出去,交配後就成了配偶的大餐了。

    什麼?沒彈掉就會被吃掉?這究竟是巧合還是命運的安排?

    研究人員決定出手人為干預一下,他們選了 30 隻隆背菲蛛,然後想辦法阻止牠們彈射,結果發現:「彈射=保命」,要是你射不出去,那你就逃不過配偶的大口,注定要變成人家的晚餐。

    要是隆背菲蛛彈射失敗,那就逃不過配偶的大口,注定要變成人家的營養來源。圖/Pixabay

    相反地,如果成功彈出去了,那麼,你不但可以保命,也多了再次交配的機會。嘿,沒錯,牠們彈出去後還會再爬回來交配,再彈、再爬、再交配,就如此反反覆覆。(當然啦,有時也會在過程中不小心弄掉一些身體部位,比如一兩支步足。)

    想要成功噴射,你需要一對強壯的步足!

    至於為何隆背菲蛛能變成這樣的飛天小蜘蛛呢?秘密就藏在牠們的步足中。研究團隊發現,雄蛛們會將第一對步足抵在雌蛛身上,一旦交配完成,就用力蹬腳彈射出去。

    根據實驗,科學家們發現這對步足可說是噴射與交配關鍵,少了一支都不行,只要沒有這對秘密武器,雄蛛只會停留在求偶階段,但不會真的跟雌蛛交配。但如果掉的是其他幾支腳,那可完全不會影響交配過程,還是能順利完成生育大計。

    而這對秘密武器最強大的地方,其實是來自液壓;只要蜘蛛擠壓胸部的肌肉,便可以將其中的體液注入特定關節(tibia–metatarsus joint),透過液壓來伸直步足、產生彈力。

    沒想到吧?為了在交配中保命,隆背菲蛛還得運用到流體力學,是不是很有趣呢?

    參考資料:

    Male spiders avoid sexual cannibalism with a catapult mechanism: Current Biology
    These male spiders catapult away to avoid being cannibalized after sex
    Watch These Male Spiders Jump Like Hell to Avoid Being Eaten After Sex
    This Male Spider Catapults Itself Into the Air to Avoid Sexual Cannibalism | Science| Smithsonian Magazine
    台灣物種名錄


    數感宇宙探索課程,現正募資中!

    所有討論 2
    Peggy Sha
    62 篇文章 ・ 379 位粉絲
    曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。