※ 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
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: 听说以后的iPhone以后会用液态金属，
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: 小鲁文组的，对金属不是很懂，
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: 不过既然写液态，应该就是摸起来水水的，
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: 虽然不知道这个液态金属为什么不会滴到地上，
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: 不过想到以后的iPhone摸起来水水的，就觉得超潮的，
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: 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 什么都学一点但都不精
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
一个物体是什么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) 金属最少最少前后
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么多键可以结,因此他们能量(接口能/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 有更多以前认为属于三态的东
西 其物理性质跟三态有很大不同 所以后来就独立分出来 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
关于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 只是相较于一般结晶 真的
是近乎完美了
: 嘘 Ommmmmm5566: 玻璃就钾啊 怎么不是金属 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
接口可能用久会剥离 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
什么都不同 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: 后面说的算是没错 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