Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Kim loại lỏng và hợp kim có tính chất đặc biệt làm cho chúng phù hợp cho các ứng dụng lưu trữ và phát điện năng lượng.
Kim loại lỏng và hợp kim có tính chất đặc biệt làm cho chúng phù hợp cho các ứng dụng lưu trữ và phát điện năng lượng.
Kim loại lỏng dựa trên gallium điểm nóng chảy thấp được sử dụng làm chất lỏng trao đổi nhiệt để làm mát các thiết bị điện tử tích hợp và trong sản xuất các thiết bị điện tử linh hoạt và có thể cấu hình lại và robot mềm.
Gallium là một kim loại bí ẩn với các đặc tính vật lý đáng chú ý bao gồm điểm nóng chảy thấp bất thường ngay trên nhiệt độ phòng, một trong những phạm vi chất lỏng lớn nhất của bất kỳ nguyên tố nào, và sự co lại thể tích khi tan chảy tương tự như quan sát được đối với nước.
Trái ngược với sự sắp xếp định kỳ của các nguyên tử trong chất rắn kết tinh, trạng thái lỏng bị rối loạn đặc trưng. Chất lỏng có thể chảy và các nguyên tử của chúng di chuyển hỗn loạn như trong chất khí.
Tuy nhiên không giống như một chất khí, các lực kết dính mạnh mẽ trong chất lỏng tạo ra một mức độ trật tự ở quy mô nhất định. Hiểu cách thức trật tự này thay đổi ở áp suất và nhiệt độ cao rất quan trọng đối với sự phát triển của các vật liệu có tính chất vật lý mới hoặc hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt và là chìa khóa để hiểu các quá trình sâu bên trong và ngoại hành tinh, như hình thành lõi kim loại và tạo ra từ trường .
Trong một nghiên cứu mới do các nhà khoa học từ Đại học Bristol dẫn đầu và được công bố trên tạp chí Phys Review Letters, các phép đo nhiễu xạ tia X synchrotron tại chỗ được thực hiện tại Diamond Light Source, UK về đường cong nóng chảy, mật độ và cấu trúc của gallium lỏng là báo cáo để gây áp lực lên tới 26 GPa bằng cách sử dụng một tế bào đe kim cương được nung nóng điện trở để tạo ra các điều kiện khắc nghiệt này.
Kết quả mô phỏng ab initio Phân tích động lực học, chạy trên siêu máy tính “BlueCstall giai đoạn 4” của Đại học Bristol phù hợp tuyệt vời với các phép đo thử nghiệm.
Các nghiên cứu trước đây dự đoán cấu trúc chất lỏng của gali và các kim loại khác phát triển từ các cấu hình phức tạp với số phối trí thấp ở áp suất xung quanh đến các sắp xếp ‘hình cầu cứng’ đơn giản ở áp suất cao.
Tuy nhiên bằng cách sử dụng phân tích cụm tôpô, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy độ lệch đáng kể so với mô hình đơn giản này: ngay cả ở áp lực cực lớn, trật tự cục bộ trong gallium lỏng vẫn được duy trì với sự hình thành các vùng có entropy cục bộ thấp có họa tiết cấu trúc với sự đối xứng năm lần và trật tự giống như tinh thể.
Tác giả chính, Tiến sĩ James Drewitt từ Trường Khoa học Trái đất của Đại học Bristol cho biết: “Sự xuất hiện bất ngờ của các họa tiết entropy cấu hình thấp trong gallium lỏng ở áp suất cao có khả năng cung cấp một cơ chế để thúc đẩy các pha thủy tinh siêu bền dưới đường cong nóng chảy.
“Điều này mở ra một con đường nghiên cứu mới cho các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm trong tương lai để khám phá nhiệt độ nhanh bị làm tan chảy ở áp suất cao dẫn đến việc sản xuất vật liệu thủy tinh kim loại mới.”
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Bristol . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :