Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     Siemens     3M    n-tv
Datenbankrecherche:

Fachgebiet (optional):

 

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.

Anzeige

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 | Quelle: EurekAlert!
Weitere Informationen: www.yale.edu

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht New filtration material could make petroleum refining cheaper, more efficient
24.05.2013 | National Institute of Standards and Technology (NIST)

nachricht Innovation could bring flexible solar cells, transistors, displays
23.05.2013 | Purdue University

Alle Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>


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

Im Focus: Starkes Erdbeben in außergewöhnlicher Tiefe


Heute morgen um 05:45 MESZ bebte die Erde unter dem Okhotsk-Meer im Nordwestpazifik. Das Beben mit einer Magnitude von 8,2 fand in einer außergewöhnlichen Tiefe von 605 Kilometern statt.

Wegen der großen Tiefe des Bebens ist nicht mit einem Tsunami zu rechnen und es dürften auch keine größeren Schäden durch Erschütterungen auftreten.

Professor Frederik Tilmann vom Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ sagt dazu: „Der Bebenherd liegt außergewöhnlich tief, weit unterhalb der Erdkruste im Erdmantel. Solch starken Beben in dieser Tiefe treten ...

Im Focus: Die Geburtsstunde des Atlantiks - Internationales Forscherteam sucht nach der Wiege des Großen Teichs


Ein internationales Team von Meeresforschern bricht diese Woche zu einer Expedition in den Nordostatlantik vor die Küste Galiziens auf.

Mit zwei Forschungsschiffen, der amerikanischen MARCUS G. LANGSETH und der deutschen POSEIDON wollen die Wissenschaftler mehr über die Geburtsstunde des Atlantiks erfahren, die vermutlich etwa vor 200 Millionen Jahren begann. Mit an Bord sind Geophysiker vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel.

Es ist schon sehr lange her, man schätzt etwa ...

Im Focus: Ein Quantensimulator für magnetische Materialien


Physiker der ETH Zürich haben einen Quantensimulator entwickelt, in dem Atome das Verhalten von Elektronen in magnetischen Materialien nachahmen.

Damit können schwierig zu verstehende Eigenschaften neuartiger Materialien systematisch untersucht werden, was letztlich auch zur Entwicklung neuer magnetischer Materialien führen könnte.

Weshalb ein Kühlschrankmagnet an bestimmten metallischen Oberflächen haften bleibt, das verstehen Physiker in jedem Detail. Magnetische Materialien existieren jedoch auch in exotischen Varianten, deren Eigenschaften trotz jahrzehntelanger Forschung noch weitgehend ...

Im Focus: Der Klimawandel macht nur Pause


Die Erderwärmung geht weiter, auch wenn die schlimmsten Prognosen weniger wahrscheinlich werden

Die Erderwärmung stellt Klimaforscher immer wieder vor Rätsel, aber eines steht so gut wie fest: In den nächsten Jahrzehnten wird sich die Durchschnittstemperatur auf der Erde weiter erhöhen, auch wenn sie in den Jahren von 2001 bis 2010 deutlich langsamer gestiegen ist als im Jahrzehnt zuvor.

Das belegt die neue ...

Im Focus: Der richtige Blick für Spiegelmoleküle


Eine neue Methode kann links- und rechtshändige Moleküle zuverlässig unterscheiden

Die Chemie des Lebens kennt rechtshändige und linkshändige Moleküle, die ganz unterschiedliche Wirkung haben können. Ein amerikanisch-deutsches Forscherteam hat jetzt eine neue Technik entwickelt, mit der sich diese beiden spiegelbildlichen Varianten eines Stoffs zuverlässig auseinanderhalten lassen.

Die Methode erkennt die sogenannten Enantiomere einer Verbindung im Prinzip sogar in Stoffgemischen. Die Technik ...

Alle Focus-News des innovations-reports >>>

Anzeige

B2B Suche
Produkt / Dienstleistung
Firma / Organisation

Anzeige

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

Mit dem Oxid-Cluster zum Rechner der Zukunft

24.05.2013 | Informationstechnologie

Spheres can form squares

24.05.2013 | Biowissenschaften Chemie

Atlantic Research Expedition Uncovers Vast Methane-Based Ecosystem

24.05.2013 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Veranstaltungen

Die nachhaltige Stadt – ein Zukunftsmodell?

24.05.2013 | Veranstaltungsnachrichten

Aktuelle Batteriespeichertechnologien – Was braucht der Markt?

24.05.2013 | Veranstaltungsnachrichten

Werterhalt und Ressourceneffizienz von Bauwerken – Wege aus dem Instandhaltungsdilemma

24.05.2013 | Veranstaltungsnachrichten

FindAndHelp