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钢铁和塑料，

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这两种材料对于基础设施和科学技术都很重要，

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并且他们有互补的优点和缺点。

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钢铁又硬又坚韧，

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但是却很难塑造出复杂的造型。

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塑料很容易被塑造成各种形状，

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但是又脆又软。

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所以，如果这个世界上有一种材料

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能像钢铁一样坚硬

00:00:30.616 --> 00:00:33.507
又能像塑料一样容易塑形，那该多好？

00:00:33.507 --> 00:00:36.092
因此，很多科学家和技术人员

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都为一个新发明而感到兴奋－－金属玻璃，

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它同时拥有这两个优点！

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金属玻璃看着像金属一样闪闪发光，并且不透明，

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同时还可以像金属一样导热和导电。

00:00:51.120 --> 00:00:53.500
但是它要比大多数金属坚硬得多，

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这也就意味着它们可以承受很强的力，

00:00:56.101 --> 00:00:58.449
却不会被折弯或折断，

00:00:58.449 --> 00:01:00.193
所以它们可以被用来制作超锋利的手术刀、

00:01:00.193 --> 00:01:02.253
超耐摔的电子产品、

00:01:02.253 --> 00:01:03.089
铰链、

00:01:03.089 --> 00:01:04.132
螺钉，

00:01:04.132 --> 00:01:05.632
它可以制作的东西还不止于此。

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金属玻璃还有一个超牛的本领

00:01:08.019 --> 00:01:10.755
它可以储备并且释放弹性势能，

00:01:10.755 --> 00:01:13.133
这个优点让它们成为制造体育用品优越的材料。

00:01:13.133 --> 00:01:14.258
比如网球拍、

00:01:14.258 --> 00:01:15.320
高尔夫球杆

00:01:15.320 --> 00:01:16.700
和雪杖。

00:01:16.700 --> 00:01:18.219
它不易被腐蚀，

00:01:18.219 --> 00:01:22.375
并且可以塑造出有着光滑表面的复杂造型。

00:01:22.375 --> 00:01:24.499
而这些，仅仅需要模具塑形。

00:01:24.499 --> 00:01:26.812
尽管它在常温下很坚韧，

00:01:26.812 --> 00:01:29.202
如果你把它放在几百度的高温下

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它便能很快的变软，

00:01:31.062 --> 00:01:34.474
并且塑造出各种各样你喜欢的形状。

00:01:34.474 --> 00:01:35.832
当把它冷却下来，

00:01:35.832 --> 00:01:38.278
就又会恢复之前的强度。

00:01:38.278 --> 00:01:41.206
它的这些奇妙之处都从哪里来的呢？

00:01:41.206 --> 00:01:45.519
从本质上来看，这些都归根于它奇特的分子结构。

00:01:45.519 --> 00:01:48.154
大多数金属都是晶体般的的固体结构，

00:01:48.154 --> 00:01:52.278
这也就意味着当你把它放在显微镜下放大去观察它的分子结构，

00:01:52.278 --> 00:01:56.304
分子是整齐地周期性排列着的，

00:01:56.304 --> 00:01:58.587
排满整块金属。

00:01:58.587 --> 00:01:59.871
冰、

00:01:59.871 --> 00:02:01.124
钻石、

00:02:01.124 --> 00:02:02.219
还有盐，都是晶体。

00:02:02.219 --> 00:02:04.603
如果你把以上这些加热并且融化，

00:02:04.603 --> 00:02:07.985
他们的分子就被释放出来并可以自由移动，

00:02:07.985 --> 00:02:09.590
但当你再一次把它冷却下来，

00:02:09.590 --> 00:02:11.427
这些原子便自发的重新排列起来，

00:02:11.427 --> 00:02:13.841
重新变成晶体结构。

00:02:13.841 --> 00:02:17.219
但是如果你可以很快地融化这些金属，

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快到原子们找不到它们应在的位置，

00:02:20.055 --> 00:02:21.914
那么这时，金属虽然变成了固体，

00:02:21.914 --> 00:02:26.356
但是却拥有像液体一样混乱的非晶体结构。

00:02:26.356 --> 00:02:28.096
这便是金属玻璃。

00:02:28.096 --> 00:02:31.579
这种结构优点还有：它没有晶粒边界，

00:02:31.579 --> 00:02:33.472
大多数金属有晶粒边界。

00:02:33.472 --> 00:02:36.884
晶粒边界是大多数金属最容易被刮破的脆弱的地方，

00:02:36.884 --> 00:02:38.783
这些地方也容易被腐蚀。

00:02:38.783 --> 00:02:43.394
【加州理工学院】
金属玻璃最初是由金子和硅在1960年做出来的。

00:02:43.394 --> 00:02:44.837
这并不容易。

00:02:44.837 --> 00:02:47.505
因为金属原子结晶极为迅速，

00:02:47.505 --> 00:02:51.405
所以科学家们必须极快地把合金冷却，

00:02:51.405 --> 00:02:54.527
大概是以一百万开氏度每秒，

00:02:54.527 --> 00:02:57.456
他们把微粒射向冷铜片

00:02:57.456 --> 00:03:00.317
或者极薄的旋转带。

00:03:00.317 --> 00:03:05.440
在那时，金属玻璃只能有几十或几百微米厚，

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这在应用中非常不切实际。

00:03:08.657 --> 00:03:10.715
但是在那时以后，科学家们便发现

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如果你将几种可以任意混合的金属混合在一起，

00:03:14.318 --> 00:03:16.899
它们便很难在一起结晶，

00:03:16.899 --> 00:03:19.701
这往往归因于它们的原子大小不同，

00:03:19.701 --> 00:03:22.945
它们的混合体结晶就慢了很多。

00:03:22.945 --> 00:03:26.034
这也就意味着你不需要那么快降温，

00:03:26.034 --> 00:03:27.616
所以最后得到的材料变得厚了很多，

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可以达到几厘米厚。

00:03:30.092 --> 00:03:34.375
这种材料被叫做块状金属玻璃，或BMGs。

00:03:34.375 --> 00:03:37.042
现在我们有几百种不同的BMG，

00:03:37.042 --> 00:03:40.109
但是我们为什么不用他们做桥，做车呢？

00:03:40.109 --> 00:03:44.349
已知的玻璃金属都是用昂贵材料做的，

00:03:44.349 --> 00:03:46.537
比如钯和锆，

00:03:46.537 --> 00:03:48.022
并且用的都是极纯净的金属，

00:03:48.022 --> 00:03:51.374
因为任何杂质都会加速结晶。

00:03:51.374 --> 00:03:56.386
所以不管是用玻璃金属制作摩天大楼还是航天飞机都过于昂贵。

00:03:56.386 --> 00:03:57.776
尽管它们坚硬，

00:03:57.776 --> 00:04:02.089
可它们的韧性还不足以做承重类的应用。

00:04:02.089 --> 00:04:05.082
当压力很大的时候，它们容易毫无预兆地折断，

00:04:05.082 --> 00:04:08.206
这对于造桥可并不理想。

00:04:08.206 --> 00:04:12.065
但是如果工程师们可以想出怎么能用便宜的金属制造金属玻璃，

00:04:12.065 --> 00:04:14.058
同时也想出怎么能让它们的韧性变强，

00:04:14.058 --> 00:04:15.736
那么这些材料

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便把人类的极限推到了天界的尽头。