Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

In probing mysteries of glass, researchers find a key to toughness

27.02.2013
In a paper published online Feb. 26 in the journal Nature Communications, a Yale University team and collaborators propose a way of predicting whether a given glass will be brittle or ductile — a desirable property typically associated with metals like steel or aluminum — and assert that any glass could have either quality.

Ductility refers to a material's plasticity, or its ability to change shape without breaking.

"Most of us think of glasses as brittle, but our finding shows that any glass can be made ductile or brittle," said Jan Schroers, a professor of mechanical engineering and materials science at Yale, who led the research with Golden Kumar, a professor at Texas Tech University. "We identified a special temperature that tells you whether you form a ductile or brittle glass."

The key to forming a ductile glass, they said, is cooling it fast. Exactly how fast depends on the nature of the specific glass.

Focusing on a new group of glasses known as bulk metallic glasses (BMGs) — metal alloys, or blends, that can be extremely pliable yet also as strong as steel — researchers studied the effect of a so-called critical fictive temperature (CFT) on the glasses' mechanical properties at room temperature.

When forming from liquid, there is a temperature at which glass becomes too viscous for reconfiguration and freezes. This temperature is called the glass transition temperature. Based on experiments with three representative bulk metallic glasses, the researchers said there is also, for each distinct alloy, a critical temperature that determines the brittleness or plasticity of the glass. This is the CFT.

Researchers said it's possible to categorize glasses in two groups — those that will be brittle because in liquid form their CFT is above the glass transition temperature, and those that will be ductile, because in liquid form their CFT is below the glass transition temperature.

They previously thought a liquid's chemical composition alone would determine whether a glass would be brittle or ductile.

"That's not the case," Schroers said. "We can make any glass theoretically ductile or brittle. And it is the critical fictive temperature which determines how experimentally difficult it is to make a ductile glass. That is the major contribution of this work."

The finding applies theoretically to all glasses, not metallic glasses only, he said.

"A glass can have completely different properties depending on the rate at which you cool it," Schroers said. "If you cool it fast, it is very ductile, and if you cool it slow it¹s very brittle. We anticipate that our finding will contribute to the design of ductile glasses, and in general contribute to a deeper understanding of glass formation."

The paper's lead author is Golden Kumar of Texas Tech University. Pascal Neibecker of the University of Augsburg in Germany and Yanhui Liu of Yale are co-authors.

The U.S. Department of Energy provided support for the research.

Eric Gershon | EurekAlert!
Further information:
http://www.yale.edu

More articles from Materials Sciences:

nachricht Argon is not the 'dope' for metallic hydrogen
24.03.2017 | Carnegie Institution for Science

nachricht Researchers make flexible glass for tiny medical devices
24.03.2017 | Brigham Young University

All articles from Materials Sciences >>>

The most recent press releases about innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise