Uma colaboração de pesquisa internacional liderada por cientistas da City University of Hong Kong (CityU) explicou uma inconsistência termodinâmica de longa data na formação de uma classe de vidro metálico que pode levar ao desenvolvimento de novos, melhores ligas metálicas.

O vidro metálico é considerado um material avançado por causa de suas propriedades físicas excepcionais, como força superior, dureza, desgaste, resistência à corrosão e conformabilidade. É usado em uma variedade de aplicações, como dispositivos médicos, transformadores e equipamentos esportivos.

Professor Xun-Li Wang, Professor titular de Física e chefe do Departamento de Física e Ciência dos Materiais da CityU, quem liderou o projeto, disse que a descoberta de uma fase amorfa oculta no vidro metálico de paládio-níquel-fósforo é uma observação importante na física do vidro.

A pesquisa acaba de ser publicada na prestigiosa revista. Nature Communications .

"Agora podemos explorar como produzir ou induzir esta fase amorfa em vidro metálico, para que possamos ajustar as propriedades do material em tamanhos maiores para melhores aplicações, "disse o professor Wang.

Um problema antigo na pesquisa de vidro metálico era resolver o empacotamento de átomos no material porque a estrutura determina as propriedades.

Ao contrário da maioria dos metais, onde os átomos são empacotados em matrizes regulares, vidros metálicos são compostos de átomos em um arranjo desordenado; é a chamada estrutura amorfa que confere propriedades valiosas a esses materiais.

Em um experimento inédito no mundo, realizado no Australian Centre for Neutron Scattering, uma fase amorfa oculta crucial foi revelada.

"Estávamos medindo o espalhamento de nêutrons de pequeno ângulo (SANS) ao aquecer o vidro para avaliar as mudanças em sua estrutura enquanto, simultaneamente, medir as mudanças na quantidade de calor que o material estava absorvendo usando um método chamado calorimetria diferencial de varredura, "disse o cientista de instrumentos QUOKKA, Dr. Elliot Gilbert, um co-autor no artigo.

"Você simplesmente não pode realizar essa medição em nenhum outro lugar do mundo. O dispositivo especial usado nos experimentos foi desenvolvido aqui na ANSTO. Somos a única instalação no mundo em que o SANS e a calorimetria diferencial de varredura podem ser medidos ao mesmo tempo Tempo.

Normalmente, a maneira como alguém pode fazer esses experimentos é pegar o material e estudá-lo com uma variedade de técnicas diferentes, mas infelizmente, Não ao mesmo tempo. Ao tentar relacionar as mudanças estruturais que ocorrem durante o aquecimento, você simplesmente não pode ter certeza de que os dados coletados de uma medição podem estar relacionados a outra se forem coletados usando sondas de temperatura diferentes ou em momentos diferentes, talvez com meses de intervalo.

Conseguimos correlacionar diretamente as mudanças na estrutura do material com a energia necessária para que essa estrutura mude, "disse Gilbert.

Medições de raios-X síncrotron no Laboratório Nacional de Argonne forneceram informações sobre a escala de comprimento atômico que mostraram um rearranjo de aglomerados atômicos com a temperatura. Isso foi complementado por estudos na Universidade de Hokkaido, no Japão, onde imagens de microscopia de alta resolução e padrões de difração de elétrons foram adquiridos.

“Ao reunir pesquisadores de todo o mundo, esta descoberta abre uma maneira de manipular as condições de processamento desses materiais, como tratamento térmico, para gerar um comportamento vantajoso, "disse Gilbert.