※ 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
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: 聽說以後的iPhone以後會用液態金屬，
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: 小魯文組的，對金屬不是很懂，
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: 不過既然寫液態，應該就是摸起來水水的，
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: 雖然不知道這個液態金屬為什麼不會滴到地上，
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: 不過想到以後的iPhone摸起來水水的，就覺得超潮的，
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: 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