※ 引述《ReallyWayne (Wayne)》之铭言： : 标题: [问卦] 液态金属是液态的吗? : 时间: Thu Jun 25 22:22:24 2015 : : 听说以後的iPhone以後会用液态金属， : : 小鲁文组的，对金属不是很懂， : : 不过既然写液态，应该就是摸起来水水的， : : 虽然不知道这个液态金属为什麽不会滴到地上， : : 不过想到以後的iPhone摸起来水水的，就觉得超潮的， : : 液态金属应该是摸起来水水的会流动的液态吧? 您好 板上常说材料系 材料科学过气了 不过这个议题应该还是材料系的强者我同学来说明 大家会比较清楚 他就是化学化工物理机械矿冶 什麽都学一点但都不精 首先 液态金属(liquidmetal)这个词不太好 很容易把大众导向液体的金属或是液晶 所以 建议改用金属玻璃(glassy metal) 或非晶型金属(amorphous metal) 以下先讨论推文的几个观点 : 推 blueseaman: 汞 就是 是的 水银是唯一常温常压下呈现液态的金属 06/25 22:22 : 推 dramapop: 玻璃不是也算液态吗 玻璃是混合物并非纯物质,并且,是的,玻璃是黏滞性超高的液体 所以有些四五十年的国小 教室的窗户会呈现上薄下厚的情况 06/25 22:24 一个物体是什麽体看他有没有稳定的键结就知道 结晶固体会像大卖场的罐头塔 原子一个叠一个(不考虑defect的情况) 金属最少最少前後 左右上下可以跟六个朋友连结(simple cubic) 当然也可以更多(BCC FCC等等) 当然 最外层的原子没有那麽多键可以结,因此他们能量(介面能/自由能)高,喜欢找外面的 原子键结 所以会氧化之类的 非晶固体的情况则是原子像肥宅的家里的东西,随便乱丢乱放 毫无规则,也因为如此他的 自由能比较高 容易加个热就变回结晶) 液体则像倾倒的橘子货车般 橘子滚来滚去 每颗橘子周围最近的橘子数量是不固定的(但是 可以用平均的方式计算) 另外液体可以像攀岩那样多点不动一点动的方式 慢慢打断旧键结 生成新键结 来移动 巨观看来就出现了流动性 另外,如果硬要说的话 液体比较接近固体而非气体,因为液体仍保有将近80%的键结 气体则几乎没有键结,毕竟大家彼此之间离太远了,要见面几乎是不可能的,就算偶而撞到 也会马上弹开 : → HamalAri: 玻璃在固相和液相间有一温度区域有特殊变化但并不算液态 06/25 22:28 大部分人都知道物质有固液气三态 不过随着近代科学发展 有更多以前认为属於三态的东 西 其物理性质跟三态有很大不同 所以後来就独立分出来 像是: 把气体加温加压到一定程度->电浆态 高分子呈现有规则的卷曲,折叠,堆叠->液晶态 玻璃(杂乱无章的堆叠)->玻璃态(or amorphous material非晶型的材料) 等等 : 推 porten812: 老玻璃转换温度 06/25 22:29 当一个热固体或液体慢慢冷却时 原子有时间慢慢堆叠稳定 像排积木那样 堆出有规则的结 构 像教室的桌椅一样整齐 这时微观结构上就是结晶 但是当急速冷却的时候 原子没时间慢慢排 就像玩大风吹那样 大家随便找位子做 连椅子 都被撞歪 甚至赖皮一点的就三个人坐两张椅子 这时微观结构上就是非晶 而决定是结晶还是非晶的因素很多,最重要的两个: 元素本性:金属就是很难形成非晶(要600C/s以上)/玻璃(明明也有金属)或部分非金属却放 空气冷却(5C/s之类)就可以形成 冷却速度:越快越好 Tg(glass transition temperature):在某个冷却速率下 产生固定比例非晶(好像60%,忘了 )的温度 比如说:把铝从1000度以每秒600度的速率冷却,再500度这个刻度时产生60%的非晶 那al 再1000C/s 的Tg就是500 (当然包含600C/s在内的数字都是我乱掰的) 所以谈论Tg的时候 最好也把冷却速率标出来 : → piolet: 唉凤要用非晶质好像从4或5就有传言了 06/25 22:30 是的,可是做金属玻璃门槛很高 也有很多knowhow 一般厂商不是做不出来 就是成本太高 或是做出来可是无法量产 所以是很潮但是很小众的工法 关於amorphous material的各种性质 google都有 但我认为不包含高延展性 非晶超脆的 很难加工 非晶的东西又硬又脆 工具机的耗损率很高 而且也不好再热处理 算是不好加工的金属 : 推 Nordheim: 其实液态金属的定义是低熔点的金属啦 06/25 22:39 完全不是这样的 : 嘘 h73o1012: 无晶粒 06/25 22:39 是的,这要讲到结晶更深的学问 虽然结晶固体像罐头塔般堆叠 可是并非整块固体都只由一个塔构成(大部分是这样啦 例外 的叫做单晶single crystal 半导体业就要用到) 如果由巨观到微观来比喻大概是这样: 肉眼->一块金属 ,2000x光学显微镜->好多块大小形状各不相同的马铃薯挤在一起 10Wx电显->每颗马铃薯内都有一格一格的整齐排列 好像罐头塔喔 100Wx电显->这一颗一颗圆圆的就是原子喔 马铃薯叫做晶粒(grain) 各个马铃薯的边界叫做晶界(grain boundary) 马铃薯内的格子叫单位晶胞(unit cell),他是一个抽象的分割 里面装有1~多个原子 缺陷(defect),泛指各种不完美的排列错误,如孔洞 裂缝 错位 等等 非晶形的材料原子都随便乱排 根本看不出晶界 所以也就没有所谓晶粒 另外单晶也不是真的完全无晶界,还是有缺陷 微晶界 微晶粒等 只是相较於一般结晶 真的 是近乎完美了 : 嘘 Ommmmmm5566: 玻璃就钾啊 怎麽不是金属 06/25 22:41 您一定是反串的吧 : 推 Xanatos01: 真正的液态金属是水银或其他烧熔的金属啦，iPhone那应 06/25 22:42 : → Xanatos01: 该是翻译问题，只是物化性特殊的合金而已，液态外壳怎 06/25 22:43 翻译成金属玻璃好点 : → kibou: iPhone嘟SIM卡槽那支不就是？ 06/25 23:13 金属玻璃制作的困难之一就是尺寸问题,越大的东西内外冷却速度差越多 会变成外面是金属玻璃 里面是结晶金属 这种东西问题多多 介面可能用久会剥离 或是强度太差摔到就分家 导电导热速度不同 热膨胀性质不同 抗氧化性不同 加工难度不同等等 什麽都不同 就很难使用 所以金属玻璃尺寸一直都很小 而且是小到靠杯的那种小 大概都是一个拳头以内的体积 : 推 bye2007: 小时候玩过水银 真的是很特别的液体 圆滚滚 06/25 23:2 水银会经由皮肤吸收 不可碰当然更不可吸 : → lucifer19: 後面说的算是没错 但是玻璃指的是相 金属是物质分类 06/25 23:23 : → lucifer19: 所以金属玻璃是可以凑在一起的 金属玻璃充满自由电子 06/25 23:24 : → lucifer19: 但是在结构上是非晶的状态 玻璃态才是相(phase),玻璃我也不知道有没有严格的定义,不过一般都是指是以SiO2为主体 的非晶型混合物吧 金属玻璃还是金属 自由电子充斥其中 但是金属玻璃导电性很差 可是导热性却不减 是个满特别的地方(因为导电靠电子 导热靠声子(phonon),这部分又更难牵涉到量子物理学 了就不多提) 以上 学艺不精的地方欢迎讨论 指教 --

※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc), 来自: 61.224.29.21 ※ 文章网址: https://webptt.com/cn.aspx?n=bbs/Gossiping/M.1435255630.A.22F.html 这个说法也可能是对的 也许是高中老师唬烂我吧 不过玻璃是确实有流动性的 去玻璃工艺馆看看实际制作会有更多认识 只是一种比喻的说法 液体就是液体 ... 玻璃同时有固体和液体的特性 不然这样好了 称它为无限趋近固体的液体 如何?XD ※ 编辑: jay7777777 (61.224.29.21), 06/26/2015 02:36:24 以改内文 其实我也不知道到底要多快啦 只是想强调真的很快 那其他地方还有错吗? ※ 编辑: jay7777777 (61.224.29.21), 06/26/2015 02:39:21 刚刚想了一下 对纯金属而言每秒几百度的速度应该是低标 有些甚至难到要上万的(基本上 工厂做不出来) 对合金而言 很多合金组合都被尝试用来阻碍原子移动和晶界生成 并且利 用多元元素混合火商来降低自由能障碍 所以新开发的合金对冷却速率的要求比较低 就像超导体那样 一开始总是比较难 後来多人投入研究後就会比较简单了 ※ 编辑: jay7777777 (61.224.29.21), 06/26/2015 02:48:48 1960年，W. Klement (Jr.), Willens 和 Duwez 首次制备观察到了世界上第一块金属玻 璃材料—— (Au75Si25)合金。[1] 早期发现具有玻璃形成能力的合金均是在急速冷却下 制备（降温速率在1百万开尔文每秒, 106 K/s），阻碍结晶过程。 为了达到冷却速率阈 值，这类材料的形貌在某个维度上要足够小，典型的如带状、箔状、线状等，其厚度要小 於100微米。 节录自wiki 就我的印象,几百度/s 不用实验室等级 工厂就可以做了 而且市场上已经买的到 好像真的是测升温耶 因为降温很难测 测升温是测非晶什麽时候会变回结晶吧 对金属来说两者差异极小 但对高分子来说 升降温测得的差很多(的样子,这个我不专业) 少数材料?金属应该都要到室温以下吧 您说的高於常温是不是高分子比较常见? 做科学怎麽能只看大概值呢 ※ 编辑: jay7777777 (61.224.29.21), 06/26/2015 03:01:00 哪种? 这太专业了 我听不懂 这部分我是不清楚 不过我想维基百科说测得到10^6K/s in 1960年 那我想以现在的科技 要做到应该不是难事吧 这个我很斟酌用词耶 讲孔洞 裂缝大家都知道是什麽 讲差排? 那啥阿 所以改个词 ※ 编辑: jay7777777 (61.224.29.21), 06/26/2015 03:17:38 是的 金属导热除了靠声子震动传递能量外 还靠自由电子 但是自由电子在晶格内移动较慢 在晶界中移动较快 快好几个order 所以当谈到没有晶界的非晶金属时 声子传递的重要性被凸显了 高分子比较常用LN2冷却 不过金属制程用它要很小心 因为氮气会渗进表面 可能造成你不想要的性质出现 另外 世界上有太多方法可以比用N2更快 举个例子:google 雷射致冷 对不起 我点群被当了 恐怕无能为力 ※ 编辑: jay7777777 (61.224.29.21), 06/26/2015 03:28:20 用很多比喻的方式就是希望让从高一就没在碰物理化学的人 也能体会科学的有趣 它有很多有别於普通金属的特性 不过我想跟手机外壳比较有关的大概就是: 抗磨耗->比较不会刮伤 可是一般金属镀个膜就很耐磨啦 有人会拿砂轮机去刮手机吗 我左想右想想不出个好解释,所以我想这时候只要说:这样比较潮 就可以了 相较於photon, phonon不是学相关的根本听都没听过吧 phonon就是震动的量子态(就像photon是电磁波的量子态) 这样解释一般人应该比较好理解 ※ 编辑: jay7777777 (1.165.208.200), 06/26/2015 13:16:29