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 Nanobionics Supercharge Photosynthesis
22.05.2015 | Department of Energy, Office of Science

nachricht Mesoporous Particles for the Development of Drug Delivery System Safe to Human Bodies
22.05.2015 | National Institute for Materials Science

All articles from Materials Sciences >>>

The most recent press releases about innovation >>>

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

Im Focus: Kieler Forschende bauen die kleinsten Maschinen der Welt

Die DFG stellt Millionenförderung für die Entwicklung neuartiger Medikamente und Materialien an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) bereit.

Großer Jubel an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU): Wie die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) heute (Donnerstag, 21. Mai) bekannt gab,...

Im Focus: Basler Physiker entwickeln Methode zur effizienten Signalübertragung aus Nanobauteilen

Physiker haben eine innovative Methode entwickelt, die den effizienten Einsatz von Nanobauteilen in elektronische Schaltkreisen ermöglichen könnte. Sie entwickelten dazu eine Anordnung, bei der ein Nanobauteil mit zwei elektrischen Leitern verbunden ist. Diese bewirken eine hocheffiziente Auskopplung des elektrischen Signals. Die Wissenschaftler vom Departement Physik und dem Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel haben ihre Ergebnisse zusammen mit Kollegen der ETH Zürich in der Fachzeitschrift «Nature Communications» publiziert.

Elektronische Bauteile werden immer kleiner. In Forschungslabors werden bereits Bauelemente von wenigen Nanometern hergestellt, was ungefähr der Grösse von...

Im Focus: Basel Physicists Develop Efficient Method of Signal Transmission from Nanocomponents

Physicists have developed an innovative method that could enable the efficient use of nanocomponents in electronic circuits. To achieve this, they have developed a layout in which a nanocomponent is connected to two electrical conductors, which uncouple the electrical signal in a highly efficient manner. The scientists at the Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute at the University of Basel have published their results in the scientific journal “Nature Communications” together with their colleagues from ETH Zurich.

Electronic components are becoming smaller and smaller. Components measuring just a few nanometers – the size of around ten atoms – are already being produced...

Im Focus: Phagen übertragen Antibiotikaresistenzen auf Bakterien – Nachweis auf Geflügelfleisch

Bakterien entwickeln immer häufiger Resistenzen gegenüber Antibiotika. Es gibt unterschiedliche Erklärungen dafür, wie diese Resistenzen in die Bakterien gelangen. Forschende der Vetmeduni Vienna fanden sogenannte Phagen auf Geflügelfleisch, die Antibiotikaresistenzen auf Bakterien übertragen können. Phagen sind Viren, die ausschließlich Bakterien infizieren können. Für Menschen sind sie unschädlich. Phagen könnten laut Studie jedoch zur Verbreitung von Antibiotikaresistenzen beitragen. Die Erkenntnisse sind nicht nur für die Lebensmittelproduktion sondern auch für die Medizin von Bedeutung. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Applied and Environmental Microbiology veröffentlicht.

Antibiotikaresistente Bakterien stellen weltweit ein bedeutendes Gesundheitsrisiko dar. Gängige Antibiotika sind bei der Behandlung von Infektionskrankheiten...

Im Focus: Die schreckliche Schönheit der Medusa

Astronomen haben mit dem Very Large Telescope der ESO in Chile das bisher detailgetreueste Bild vom Medusa-Nebel eingefangen, das je aufgenommen wurde. Als der Stern im Herzen dieses Nebels altersschwach wurde, hat er seine äußeren Schichten abgestoßen, aus denen sich diese farbenfrohe Wolke bildete. Das Bild lässt erahnen, welches endgültige Schicksal die Sonne einmal ereilen wird: Irgendwann wird aus ihr ebenfalls ein Objekt dieser Art werden.

Dieser wunderschöne Planetarische Nebel ist nach einer schrecklichen Kreatur aus der griechischen Mythologie benannt – der Gorgone Medusa. Er trägt auch die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

TU Darmstadt: Gipfel der Verschlüsselung - CROSSING-Konferenz am 1. und 2. Juni in Darmstadt

22.05.2015 | Veranstaltungen

Internationale neurowissenschaftliche Tagung

22.05.2015 | Veranstaltungen

Biokohle-Forscher tagen in Potsdam

21.05.2015 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Nanogefäß mit einer Perle aus Gold

22.05.2015 | Biowissenschaften Chemie

Ferngesteuerte Mikroschwimmer: Jülicher Physiker simulieren Bewegungen von Bakterien an Oberflächen

22.05.2015 | Physik Astronomie

Was Chromosomen im Innersten zusammenhält

22.05.2015 | Biowissenschaften Chemie