金属玻璃的过去、现在和未来

摘要

金属玻璃(又称非晶合金)是一类原子结构长程无序、短程有序的金属材料。它是通过急冷、高压、强变形、先进制造等现代技术工艺以及熵或序调控理念合成的,兼具金属、玻璃、液体、固体和软物质等物态特性的新型金属材料,也是玻璃家族的新成员。金属玻璃突破了金属材料原子结构有序的固有概念,颠覆了传统金属材料从成分和缺陷出发设计和制备的思路,把金属材料的强度、韧性、弹性、抗腐蚀、抗辐照等性能指标提升到前所未有的高度。它对金属材料的研发、结构材料、绿色节能、磁性材料、催化、信息等领域产生深刻的影响,同时催生了准晶、高熵合金、复杂合金、高熵金属玻璃、非晶基复合材料等新金属材料体系,彻底改变了古老金属和玻璃领域的面貌。金属玻璃的发明和研究虽然只有不到百年历史,但已经在军工航天等高技术、绿色节能、信息电子器件、催化、防腐等领域有广泛的应用,也为研究材料科学、凝聚态物理、复杂体系中一些重要科学问题提供了独特的模型体系,并成为凝聚态物理的一个重要分支学科。文章回顾了近百年来金属玻璃研究和研发的历程,分析了当前该领域的前沿科学问题、发展方向、重要进展、机遇和挑战,以及在高新技术领域的应用,并探讨了金属玻璃及其相关领域如地外玻璃的发展前景。