※ 引述《ReallyWayne (Wayne)》之銘言： : 標題: [問卦] 液態金屬是液態的嗎? : 時間: Thu Jun 25 22:22:24 2015 : : 聽說以後的iPhone以後會用液態金屬， : : 小魯文組的，對金屬不是很懂， : : 不過既然寫液態，應該就是摸起來水水的， : : 雖然不知道這個液態金屬為什麼不會滴到地上， : : 不過想到以後的iPhone摸起來水水的，就覺得超潮的， : : 液態金屬應該是摸起來水水的會流動的液態吧? 您好 板上常說材料系 材料科學過氣了 不過這個議題應該還是材料系的強者我同學來說明 大家會比較清楚 他就是化學化工物理機械礦冶 什麼都學一點但都不精 首先 液態金屬(liquidmetal)這個詞不太好 很容易把大眾導向液體的金屬或是液晶 所以 建議改用金屬玻璃(glassy metal) 或非晶型金屬(amorphous metal) 以下先討論推文的幾個觀點 : 推 blueseaman: 汞 就是 是的 水銀是唯一常溫常壓下呈現液態的金屬 06/25 22:22 : 推 dramapop: 玻璃不是也算液態嗎 玻璃是混合物並非純物質,並且,是的,玻璃是黏滯性超高的液體 所以有些四五十年的國小 教室的窗戶會呈現上薄下厚的情況 06/25 22:24 一個物體是什麼體看他有沒有穩定的鍵結就知道 結晶固體會像大賣場的罐頭塔 原子一個疊一個(不考慮defect的情況) 金屬最少最少前後 左右上下可以跟六個朋友連結(simple cubic) 當然也可以更多(BCC FCC等等) 當然 最外層的原子沒有那麼多鍵可以結,因此他們能量(介面能/自由能)高,喜歡找外面的 原子鍵結 所以會氧化之類的 非晶固體的情況則是原子像肥宅的家裡的東西,隨便亂丟亂放 毫無規則,也因為如此他的 自由能比較高 容易加個熱就變回結晶) 液體則像傾倒的橘子貨車般 橘子滾來滾去 每顆橘子周圍最近的橘子數量是不固定的(但是 可以用平均的方式計算) 另外液體可以像攀岩那樣多點不動一點動的方式 慢慢打斷舊鍵結 生成新鍵結 來移動 巨觀看來就出現了流動性 另外,如果硬要說的話 液體比較接近固體而非氣體,因為液體仍保有將近80%的鍵結 氣體則幾乎沒有鍵結,畢竟大家彼此之間離太遠了,要見面幾乎是不可能的,就算偶而撞到 也會馬上彈開 : → HamalAri: 玻璃在固相和液相間有一溫度區域有特殊變化但並不算液態 06/25 22:28 大部分人都知道物質有固液氣三態 不過隨著近代科學發展 有更多以前認為屬於三態的東 西 其物理性質跟三態有很大不同 所以後來就獨立分出來 像是: 把氣體加溫加壓到一定程度->電漿態 高分子呈現有規則的捲曲,折疊,堆疊->液晶態 玻璃(雜亂無章的堆疊)->玻璃態(or amorphous material非晶型的材料) 等等 : 推 porten812: 老玻璃轉換溫度 06/25 22:29 當一個熱固體或液體慢慢冷卻時 原子有時間慢慢堆疊穩定 像排積木那樣 堆出有規則的結 構 像教室的桌椅一樣整齊 這時微觀結構上就是結晶 但是當急速冷卻的時候 原子沒時間慢慢排 就像玩大風吹那樣 大家隨便找位子做 連椅子 都被撞歪 甚至賴皮一點的就三個人坐兩張椅子 這時微觀結構上就是非晶 而決定是結晶還是非晶的因素很多,最重要的兩個: 元素本性:金屬就是很難形成非晶(要600C/s以上)/玻璃(明明也有金屬)或部分非金屬卻放 空氣冷卻(5C/s之類)就可以形成 冷卻速度:越快越好 Tg(glass transition temperature):在某個冷卻速率下 產生固定比例非晶(好像60%,忘了 )的溫度 比如說:把鋁從1000度以每秒600度的速率冷卻,再500度這個刻度時產生60%的非晶 那al 再1000C/s 的Tg就是500 (當然包含600C/s在內的數字都是我亂掰的) 所以談論Tg的時候 最好也把冷卻速率標出來 : → piolet: 唉鳳要用非晶質好像從4或5就有傳言了 06/25 22:30 是的,可是做金屬玻璃門檻很高 也有很多knowhow 一般廠商不是做不出來 就是成本太高 或是做出來可是無法量產 所以是很潮但是很小眾的工法 關於amorphous material的各種性質 google都有 但我認為不包含高延展性 非晶超脆的 很難加工 非晶的東西又硬又脆 工具機的耗損率很高 而且也不好再熱處理 算是不好加工的金屬 : 推 Nordheim: 其實液態金屬的定義是低熔點的金屬啦 06/25 22:39 完全不是這樣的 : 噓 h73o1012: 無晶粒 06/25 22:39 是的,這要講到結晶更深的學問 雖然結晶固體像罐頭塔般堆疊 可是並非整塊固體都只由一個塔構成(大部分是這樣啦 例外 的叫做單晶single crystal 半導體業就要用到) 如果由巨觀到微觀來比喻大概是這樣: 肉眼->一塊金屬 ,2000x光學顯微鏡->好多塊大小形狀各不相同的馬鈴薯擠在一起 10Wx電顯->每顆馬鈴薯內都有一格一格的整齊排列 好像罐頭塔喔 100Wx電顯->這一顆一顆圓圓的就是原子喔 馬鈴薯叫做晶粒(grain) 各個馬鈴薯的邊界叫做晶界(grain boundary) 馬鈴薯內的格子叫單位晶胞(unit cell),他是一個抽象的分割 裡面裝有1~多個原子 缺陷(defect),泛指各種不完美的排列錯誤,如孔洞 裂縫 錯位 等等 非晶形的材料原子都隨便亂排 根本看不出晶界 所以也就沒有所謂晶粒 另外單晶也不是真的完全無晶界,還是有缺陷 微晶界 微晶粒等 只是相較於一般結晶 真的 是近乎完美了 : 噓 Ommmmmm5566: 玻璃就鉀啊 怎麼不是金屬 06/25 22:41 您一定是反串的吧 : 推 Xanatos01: 真正的液態金屬是水銀或其他燒熔的金屬啦，iPhone那應 06/25 22:42 : → Xanatos01: 該是翻譯問題，只是物化性特殊的合金而已，液態外殼怎 06/25 22:43 翻譯成金屬玻璃好點 : → kibou: iPhone嘟SIM卡槽那支不就是？ 06/25 23:13 金屬玻璃製作的困難之一就是尺寸問題,越大的東西內外冷卻速度差越多 會變成外面是金屬玻璃 裡面是結晶金屬 這種東西問題多多 介面可能用久會剝離 或是強度太差摔到就分家 導電導熱速度不同 熱膨脹性質不同 抗氧化性不同 加工難度不同等等 什麼都不同 就很難使用 所以金屬玻璃尺寸一直都很小 而且是小到靠杯的那種小 大概都是一個拳頭以內的體積 : 推 bye2007: 小時候玩過水銀 真的是很特別的液體 圓滾滾 06/25 23:2 水銀會經由皮膚吸收 不可碰當然更不可吸 : → lucifer19: 後面說的算是沒錯 但是玻璃指的是相 金屬是物質分類 06/25 23:23 : → lucifer19: 所以金屬玻璃是可以湊在一起的 金屬玻璃充滿自由電子 06/25 23:24 : → lucifer19: 但是在結構上是非晶的狀態 玻璃態才是相(phase),玻璃我也不知道有沒有嚴格的定義,不過一般都是指是以SiO2為主體 的非晶型混合物吧 金屬玻璃還是金屬 自由電子充斥其中 但是金屬玻璃導電性很差 可是導熱性卻不減 是個滿特別的地方(因為導電靠電子 導熱靠聲子(phonon),這部分又更難牽涉到量子物理學 了就不多提) 以上 學藝不精的地方歡迎討論 指教 --

※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 61.224.29.21 ※ 文章網址: https://webptt.com/m.aspx?n=bbs/Gossiping/M.1435255630.A.22F.html 這個說法也可能是對的 也許是高中老師唬爛我吧 不過玻璃是確實有流動性的 去玻璃工藝館看看實際製作會有更多認識 只是一種比喻的說法 液體就是液體 ... 玻璃同時有固體和液體的特性 不然這樣好了 稱它為無限趨近固體的液體 如何?XD ※ 編輯: jay7777777 (61.224.29.21), 06/26/2015 02:36:24 以改內文 其實我也不知道到底要多快啦 只是想強調真的很快 那其他地方還有錯嗎? ※ 編輯: jay7777777 (61.224.29.21), 06/26/2015 02:39:21 剛剛想了一下 對純金屬而言每秒幾百度的速度應該是低標 有些甚至難到要上萬的(基本上 工廠做不出來) 對合金而言 很多合金組合都被嘗試用來阻礙原子移動和晶界生成 並且利 用多元元素混合火商來降低自由能障礙 所以新開發的合金對冷卻速率的要求比較低 就像超導體那樣 一開始總是比較難 後來多人投入研究後就會比較簡單了 ※ 編輯: jay7777777 (61.224.29.21), 06/26/2015 02:48:48 1960年，W. Klement (Jr.), Willens 和 Duwez 首次製備觀察到了世界上第一塊金屬玻 璃材料—— (Au75Si25)合金。[1] 早期發現具有玻璃形成能力的合金均是在急速冷卻下 製備（降溫速率在1百萬開爾文每秒, 106 K/s），阻礙結晶過程。 為了達到冷卻速率閾 值，這類材料的形貌在某個維度上要足夠小，典型的如帶狀、箔狀、線狀等，其厚度要小 於100微米。 節錄自wiki 就我的印象,幾百度/s 不用實驗室等級 工廠就可以做了 而且市場上已經買的到 好像真的是測升溫耶 因為降溫很難測 測升溫是測非晶什麼時候會變回結晶吧 對金屬來說兩者差異極小 但對高分子來說 升降溫測得的差很多(的樣子,這個我不專業) 少數材料?金屬應該都要到室溫以下吧 您說的高於常溫是不是高分子比較常見? 做科學怎麼能只看大概值呢 ※ 編輯: jay7777777 (61.224.29.21), 06/26/2015 03:01:00 哪種? 這太專業了 我聽不懂 這部分我是不清楚 不過我想維基百科說測得到10^6K/s in 1960年 那我想以現在的科技 要做到應該不是難事吧 這個我很斟酌用詞耶 講孔洞 裂縫大家都知道是什麼 講差排? 那啥阿 所以改個詞 ※ 編輯: jay7777777 (61.224.29.21), 06/26/2015 03:17:38 是的 金屬導熱除了靠聲子震動傳遞能量外 還靠自由電子 但是自由電子在晶格內移動較慢 在晶界中移動較快 快好幾個order 所以當談到沒有晶界的非晶金屬時 聲子傳遞的重要性被凸顯了 高分子比較常用LN2冷卻 不過金屬製程用它要很小心 因為氮氣會滲進表面 可能造成你不想要的性質出現 另外 世界上有太多方法可以比用N2更快 舉個例子:google 雷射致冷 對不起 我點群被當了 恐怕無能為力 ※ 編輯: jay7777777 (61.224.29.21), 06/26/2015 03:28:20 用很多比喻的方式就是希望讓從高一就沒在碰物理化學的人 也能體會科學的有趣 它有很多有別於普通金屬的特性 不過我想跟手機外殼比較有關的大概就是: 抗磨耗->比較不會刮傷 可是一般金屬鍍個膜就很耐磨啦 有人會拿砂輪機去刮手機嗎 我左想右想想不出個好解釋,所以我想這時候只要說:這樣比較潮 就可以了 相較於photon, phonon不是學相關的根本聽都沒聽過吧 phonon就是震動的量子態(就像photon是電磁波的量子態) 這樣解釋一般人應該比較好理解 ※ 編輯: jay7777777 (1.165.208.200), 06/26/2015 13:16:29