Китайские и английские ученые создали металлические стекла на основе церия с довольно необычными для такого рода веществ свойствами.

Металлические стекла - это аморфные вещества, являющиеся проводниками. Их обычно получают за счет быстрого охлаждения расплава, в результате чего материал (сплав), оказавшись при температуре перехода в стеклообразное состояние, не кристаллизуется, а затвердевает в аморфном состоянии. Хотя наиболее темодинамически выгодным для сплава является кристаллическое состояние, аморфная структура обладает очень большим временем жизни - десятки и сотни лет. Металлические стекла в ряде случаев обладают уникальными механическими и магнитными свойствами (такими как твердость, прочность на растяжение и т.д.), что обуславливает их практические применения.

Рис.1. a - поведение стержня из цериевого стекла под давлением при комнатной температуре и 90 C, на вставке - стержень до воздействия (при 90 C) и после него; b - буквы, сформированные из цериевого стекла в горячей воде (с); d - опечаток монеты в 5 пенсов на пластине.

Другой класс аморфным материалов, гораздо более широко применяемых в промышленном производстве, это полимерные стекла или, говоря более привычным языком, пластмассы. Обладая существенно меньше прочностью, они в то же время имеют существенно меньшую температуру стеклования, чем металлические стекла, и легко подаются обработке (формовке) при нагревании вследствие высокой пластичности. Китайские и английские ученые создали металлические стекла на основе церия, которые столь же легко поддаются формовке и обработке, как пластмассы [1]. Соединения с номинальным составом Ce₇₀Al₁₀Cu₂₀ и Ce₆₈Al₁₀Cu₂₀ Ni₂ обладают необычно низкой температурой стеклования -около 70 C (по сравнению с несколькими сотнями градусов Цельсия для обычных металлических стекол) - она даже меньше аналогичной величины для некоторых полимеров.

Рентгеновские и электронно-микроскопические исследования показывают, что церивые металлические стекла представляют собой однородное аморфное вещество, в котором отсутствуют нанокристаллических включения. Наряду с низкой температурой стеклования они обладают достаточно высокой стабильностью - пребывая при комнатной температуре в течении 3 месяцев, они все еще остаются в стеклообразном состоянии. Цериевые стекла не лишены общего недостатка металлических стекол - при комнатной температуре они являются достаточно хрупкими, и уже сравнительно небольшие деформации (порядка процента) приводят к разрушению образца. В то же время уже при температуре вблизи температуры кипения воды цериевые металлические стекла становятся очень пластичными (рис.1): образцы можно "безнаказанно" деформировать, изгибать, придавать им сложную форму... В сочетании с тем, что модуль Юнга для них в 7 - 12 раз выше, чем для полимеров, и, в отличие от полимеров, они обладают хорошей электропроводностью, цериевые стекла небезынтересны с точки зрения практических применений.

1. B.Zhang, D.Q.Zhao, M.X.Pn, W.H.Wang, and A.L.Greer. Phys.Rev.Lett., v.94, 205502 (2005).

Е.Онищенко