Найден способ превращения цемента в металлическое стекло

Технология преобразования жидкого цемента в металлическое состояние позволяет делать цементные полупроводники с широкими перспективами практического использования в потребительской электронике для тонкопленочных резисторов в ЖК-дисплеях, защитных покрытий и компьютерных чипов.

Материал, полученный в Argonne National Laboratory Министерства энергетики США Крисом Бенмором (Chris Benmore) вместе с коллегами из Японии, Финляндии и Германии, характеризуется как металлическое стекло. Его аморфная структура обеспечивает лучшее противостояние коррозии, чем у обычных металлов, малые энергопотери в магнитных полях, в сочетании с электропроводностью и текучестью, облегчающей обработку и применение материала.

Коллектив ученых исследовал майенит — компонент алюминиевого цемента, состоящий из оксидов алюминия и кальция. Этот состав расплавляли при температурах 2000 °С лучом лазера на двуокиси углерода. Жидкий цемент находился в аэродинамическом левитаторе, то есть без контакта со стенками контейнера, которые могли бы послужить центрами кристаллизации. Благодаря этому раствор, охлаждаясь, переходил в аморфное (стеклянное) состояние. Эксперимент проводили, варьируя состав газовой среды в контейнере, чтобы контролировать присоединение к стеклу кислорода.

За проводимость цемента отвечает механизм, называемый «захватом электронов», прежде наблюдавшийся только в аммиачных растворах. Понимание того, как он реализуется в цементе может помочь превратить другие диэлектрические в обычном состоянии материалы в полупроводники. «Явление захвата электронов и превращения жидкого цемента в жидкий металл открыто недавно, но до сих пор не получило детального описания, — свидетельствует Бенмор. — Теперь, зная необходимые условия для захвата электронов, мы можем разрабатывать и тестировать другие разновидности материалов с реализованной аналогичным образом электропроводностью».

Полученные результаты были изложены 27 мая в статье «Network topology for the formation of solvated electrons in binary CaO—Al2O3 composition glasses», вышедшей в Proceeding of the National Academy of Sciences.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI