※ 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，
:
: 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，
:
: 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
作者:
imruck (健伸)
2015-06-26 02:09:00玻璃上厚下薄是方便安裝 玻璃流動性沒這麼好
作者:
yuxiang (Vincent)
2015-06-26 02:10:00專業神人.......
作者: WiFi5566 (ㄏㄏ) 2015-06-26 02:10:00
金屬系！！！
作者:
magic1104 (美雞客)
2015-06-26 02:12:00推
作者:
z265314x (Lsome)
2015-06-26 02:13:00推專業
作者: dxxxb (上班族) 2015-06-26 02:17:00
推
作者:
jyekid (會呼吸的痛)
2015-06-26 02:18:00你甚麼系?
作者:
lazyming (lazyming)
2015-06-26 02:18:00液體真的比較接近固體嗎, 那流體怎麼會包含液體跟氣體
作者: ogisun 2015-06-26 02:20:00
專業 金屬王
作者:
mbsc (M.Berry Stillin)
2015-06-26 02:22:00推 以前改考卷有白目大學生grain boundary給我翻五穀邊界
作者:
gaduoray (☆嘎多魯蛇★)
2015-06-26 02:23:00你半夜發專業文這樣對嗎
作者:
Chieen (Chieen)
2015-06-26 02:24:00grain boundary寫五穀邊界XDDDDDDDDDDDD
作者:
SEAN0519 (Anchor_Dog)
2015-06-26 02:29:00玻璃不是非晶型固體嗎
作者:
kinomon (奇諾 Monster)
2015-06-26 02:30:00過冷液體
作者:
jiern (jiern)
2015-06-26 02:30:00你對Tg的解釋是錯誤的
作者:
jiern (jiern)
2015-06-26 02:33:00尤其每秒600度的速率冷卻，你要不要再想想是分鐘還是秒？
作者:
hssz (é‡‘ä½³æ˜ ï½žå¥½å¯æ„›)
2015-06-26 02:42:00恩，跟我想得差不多
那請教一下，iphone外殼用這種非晶金屬的好處在哪裡呢？
作者:
a38385588 (Trommatichao)
2015-06-26 02:45:00Tg可以簡單一點說 在升溫時 比容的變化吧
作者:
jiern (jiern)
2015-06-26 02:45:00一秒降6百度這.....你想一下就知道不可能 而且測Tg點冷卻速
作者:
MasCat (帥貓咪)
2015-06-26 02:46:00所以用這種材料除了很潮其他都是缺點 按原po的解釋
作者:
a38385588 (Trommatichao)
2015-06-26 02:47:00非晶的話斜率會產生變化 曲線會稍微彎曲 直到融化拿高分子來說就是非晶區在高溫不穩定造成鬆動其實稍微翻一下callister那本就有對tg的解釋了
Eutectic gallium indium 這也算是你說的那種嗎
作者:
rex105 (你好我是屁神雷克斯)
2015-06-26 02:54:00六態不是除了固液氣 還有電漿 玻-愛凝聚態 費米子凝聚態嗎
作者:
narukamis (創è¨é‡‘城5)
2015-06-26 02:57:00我本來要講的，推你幫我省時間
作者:
Djuda (死亡)
2015-06-26 02:59:00你玻璃的觀念錯了 放幾十年的玻璃不會上薄下厚上薄下厚的傳說始於中古時代的玻璃窗戶
作者:
COOLTARO (魯到你會怕)
2015-06-26 03:01:00快推不然別人會以為我們看不懂
作者:
Djuda (死亡)
2015-06-26 03:01:00現代去看那些窗戶會上薄下厚的原因 純粹是那時候工藝不純熟
作者:
ckshchen (尖酸苛博文)
2015-06-26 03:01:00溫度和擴散一樣會有diffusion layer嗎?不然不是看梯度?
作者:
Djuda (死亡)
2015-06-26 03:02:00那些傳說的出現都是導遊已謬傳謬來的工業時代以來到現代的窗戶從來不會上薄下厚更何況是幾十年的老窗戶 根本不可能上薄下厚
作者:
ilohoo (ilohoo)
2015-06-26 03:05:00玻璃是甲甲，甲甲是玻璃。所以玻璃是鉀=>金屬。我看懂他
作者:
jiern (jiern)
2015-06-26 03:05:00為什麼Tg只看大概值 因為你同樣東西用同台儀器一直重測 數
作者:
Djuda (死亡)
2015-06-26 03:07:00最後 玻璃並不是液體 是無晶固體
作者:
jiern (jiern)
2015-06-26 03:09:00每秒降溫6百度 你直接講貴校那台測Tg點的儀器做的到？
作者:
a38385588 (Trommatichao)
2015-06-26 03:11:00對了 金屬導熱主要靠自由電子
作者:
jiern (jiern)
2015-06-26 03:12:00之前為了測Tg 為求測試效率能更快直接丟液氮到測試環境內降溫 都沒每秒6百度
作者: YWS112 (Shiang) 2015-06-26 03:14:00
猛
作者:
aallan (uh?)
2015-06-26 03:20:00講玻璃是液體不專業啦 Tg以下性質都變了
作者:
nao5566 (nao)
2015-06-26 03:22:00專業推！
作者:
FTICR (FT-ICR)
2015-06-26 03:23:00可以教我空間群嗎
作者:
logLCY (略懂略懂)
2015-06-26 03:38:00趕快看就可考期末了
作者: YHWuFY (Hilary) 2015-06-26 04:00:00
推
作者:
nzxc (N)
2015-06-26 06:13:00快推 免得別人說我看不懂
作者:
shp831 (seal)
2015-06-26 06:15:00就是每秒600度沒錯 要看成分有些甚至要每秒1000度以上才會形成玻璃態當然也有臨界冷卻速率要求不高的成分
作者:
jealic (000)
2015-06-26 06:31:00專業推
作者: Walia (不錄) 2015-06-26 06:37:00
長知識推
作者:
pony666 (不要踩到我)
2015-06-26 07:02:00液金系
作者:
ooQQoo (赤乳首)
2015-06-26 07:15:00我有看懂喔 嘿嘿～
作者:
Dwindfox (死狐狸XD)
2015-06-26 07:16:00深入淺出 我要xx了～
作者: a4891257 (你家隔壁大叔) 2015-06-26 07:35:00
高中學玻璃是過冷液體
作者: Nokogirigaru 2015-06-26 08:10:00
長知識了
作者:
MAK1831 (過得去)
2015-06-26 08:12:00材料肥宅路過
作者:
wayaba (客倌 你想燒幾分熟呢)
2015-06-26 08:13:00大推