ماده‌ای سخت‌تر از فولاد که در 60 ثانیه شکل می‌گیرد

پژوهشگران دانشگاه ییل موفق به ابداع تکنیکی شده‌اند که دهه‌هاست تلاش و تحقیق برای رسیدن به آن ذهن محققان علم مواد را به خود مشغول کرده است. نتیجه این روش منحصربه‌فرد، تولید موادی استثنایی است که استحکام و دوامی بیشتر از فولاد و شکل‌پذیری آسان و کم‌هزینه مانند پلاستیک خواهند داشت. محققان ابداع این تکنیک تازه را انقلابی در علم مواد می‌دانند که می‌تواند مشابه ورود پلاستیک به جهان ما در قرن گذشته، جامعه انسانی را تحت‌الشعاع قرار دهد.

محققان موفق شده‌اند با کمک این تکنیک تازه، ترکیبی آلیاژی تولید کنند که دو برابر سخت‌تر از فولاد است. آنها با استفاده از این ماده بطری‌های فلزی، تشدیدکننده‌های مینیاتوری و حتی ایمپلنت‌هایی با مصرف زیست‌پزشکی ساخته‌اند که در کمتر از یک دقیقه شکل می‌گیرند.

این آلیاژ جدید بر خلاف نمونه‌های فلزی شناخته‌شده که ساختاری بلورین دارند، مانند ترکیبات دیگری که «شیشه‌های فلزی توده‌ای» یا (BMGs) نام دارند، بی‌شکل است. در نتیجه آرایش اتمی منسجمی نخواهد داشت و شکل‌دادن به آن به مراتب ساده‌تر خواهد بود. این خصوصیات منحصربه‌فرد باعث می‌شود سه مرحله وقت‌گیر و پرهزینه شکل‌دهی به فلزات به یک مرحله نهایتا 60 ثانیه‌ای و بسیارکم‌هزینه تبدیل شود.
جان شروئر که رهبری تیم سازنده این ترکیب را به عهده داشته، می‌گوید: «تاکنون فلزات متفاوتی مانند زیرکونیوم، نیکل، تیتانیوم و یا مس برای تولید آلیاژهایی مورد استفاده قرار گرفته‌اند که هزینه تولید آنها با گران‌ترین نمونه فولاد برابری می‌کند، احتمالا به کمک این روش و در طول زمان می‌توانیم این آلیاژهای گران‌قیمت را نیز ساده و ارزان، درست مانند پلاستیک شکل بدهیم».
به گفته شروئر، «شیشه‌های فلزی توده‌‌ای» یا فلزات بی‌شکل که در دما و فشار پایین، بدون اینکه تمایلی به تشکیل ساختار بلوری داشته باشند، به سادگی مانند پلاستیک‌ها شکل می‌گیرند یا ذوب می‌شوند، سهولت بی‌سابقه‌ای را همراه با تطبیق‌پذیری بالا برای ساخت ابزارهای دقیق و حساس فراهم خواهند کرد. فرایند شکل‌دهی به این آلیاژها به دمای پایین و ثابت نیاز دارد. این گروه برای تثبیت دمای مورد نیاز برای انجام این فرایندها از محیط خلاء یا مایع استفاده کرده است.

شروئر می‌گوید: «فوت‌ و ‌فن این تکنیک تازه تنها در حذف اثر اصطکاک نهفته است. در «قالبگیری دمیدنی» از هر گونه سایش و اصطکاکی خودداری می‌شود و در نتیجه امکان ساخت طرح‌های پیچیده، حتی در مقیاس نانو وجود خواهد داشت». شروئر و همکارانش تاکنون با استفاده از این تکنیک تازه ابزارها و اشکال متعددی ساخته‌اند که از میان آنها می‌توان به تشدیدکننده‌های مینیاتوری مورد استفاده در سیستمهای میکروالکترومکانیکی و ژیروسکوپ‌ها اشاره کرد. البته آنها معتقدند این تنها آغاز کار است.
شروئر می‌گوید: «این تلاش می‌تواند یک نمونه تمام‌عیار برای ایجاد تغییر در ساخت ابزارهای فلزی باشد. در این تکنیک برتری‌های فلزات از لحاظ سختی و دوام با سادگی فرم‌دهی در پلاستیکها، کاهش هزینه‌ها و زمان همراه خواهد شد تا جامعه تحول بزرگ تازه‌ای را در زمینه علم مواد تجربه کند».