Wiedza i Życie 10/2009
W numerze m.in.:

Na końcu języka
Hera, koka i marycha; Jerzy Bralczyk
Narkotyki
Wniebowzięci, czyli jak nawiązać kontakt z bogami; Jerzy T. Bąbel
Technika
Kolej na szybką kolej; Wiesław B. Pietrzak
Medycyna
Gra o miliard; Radosław J. Ekiert
Edukacja
Królówka; Andrzej W. Kaczorowski
Transport
Jazda na glonach; Andrzej Hołdys
Historia
Jak egipcjanie budowali grobowce; Fabian Welc

Dzięki polskim archeologom wiemy już, jak w podziemnych komorach grobowych znalazły się ważące wiele ton kamienne sarkofagi. Budowniczy radzili sobie bez pomocy kosmitów.
Drobiazg zamieszkujący morza, jeziora i rzeki mógłby zastąpić ropę jako główne źródło paliwa. Glony mają wiele zalet, ale też kilka wad. Jednak te drugie dałoby się - zdaniem naukowców - usunąć dzięki inżynierii genetycznej.
X Liceum Ogólnokształcące im. Królowej Jadwigi obchodzi 135 lat istnienia. To najstarsza szkoła średnia w Warszawie. Na pensji Jadwigi Sikorskiej, która dała początek liceum, edukację pobierała nasza dwukrotna noblistka Maria Skłodowska-Curie.
Z profesorem Jerzym Vetulanim rozmawia Daniel Lenart. Prof. dr hab. Jerzy Vetulani pracuje w Instytucie Farmakologii PAN. Jest neurobiologiem, zajmuje się m.in. psychofarmakologią. Nie ukrywa, że jest zwolennikiem legalizacji narkotyków.
Aktualne numery
05/2017
04/2017
Kalendarium
Kwiecień
30
W 2010 r. w Oddziale Informatyki Polskich Kolei Państwowych wyłączono ostatni działający w Polsce system teleprzetwarzania opartego o komputer Odra 1305.
Warto przeczytać
Chwila bez biologii… nie istnieje. W nas i wokół nas kipi życie. Dlaczego by wobec tego nie poznać go bliżej, najlepiej we własnym laboratorium? By nie sięgać daleko, można zacząć od siebie.

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Jaroslaw Chrostowski | dodano: 2012-05-28
Metale nie z tego świata

Płynny metal może być... twardszy od tytanu i wcale nie musi mieć temperatury pieca hutniczego. Przeciwnie - służy chłodzeniu procesorów! Coś tu przeczy zdrowemu rozsądkowi? Słusznie! Winę za nieporozumienia ponosi... Hollywood.

Płynny metal to sformułowanie, które ostatnio robi zawrotną karierę. Z pewnością duża w tym zasługa słynnego, niemal niezniszczalnego robota T-1000, z którym Arnold Schwarzenegger walczył w „Terminatorze 2”. Film odniósł sukces kasowy i spopularyzował mit płynnego metalu jako materiału kojarzącego się z niezwykle zaawansowaną technologią. Czy działy marketingu instytutów i firm prowadzących prace badawcze mogły chcieć czegoś więcej? Dostały w prezencie gotową, dobrze kojarzącą się markę. W efekcie coraz częściej czytamy o płynnych metalach, przy czym termin ten jest beztrosko używany w odniesieniu do diametralnie różnych materiałów i zjawisk fizycznych. Najczęściej dotyczy metali i ich stopów o obniżonej temperaturze topnienia, ale bywa też stosowany wobec metali o budowie amorficznej. Przyjrzyjmy się najpierw tym pierwszym.

Przez wieki jedynym znanym metalem płynnym w temperaturze pokojowej była rtęć. Z uwagi na jej szkodliwość użytkowanie rtęci ograniczono do zastosowań badawczych i przemysłowych. Na szczęście rtęć nie ma monopolu wśród metali na przebywanie w stanie ciekłym w warunkach spotykanych na co dzień. Niezłym substytutem jest 31. pierwiastek układu okresowego, srebrzystoniebieski gal. Jego ciekawą cechą jest fakt, że podobnie jak woda podczas przechodzenia do stanu stałego zwiększa swoją objętość. Ważniejsze jest jednak to, że temperatura topnienia galu wynosi zaledwie 29,78°C. Co więcej, stopy galu z innymi pierwiastkami, na przykład indem lub cyną, wykazują jeszcze niższe temperatury topnienia, nawet rzędu -20°C.

Renesans ciepłości

Ciekły metal w życiu codziennym wydaje się nie mieć zastosowań. Okazuje się jednak, że można go z powodzeniem wykorzystać do chłodzenia procesorów. Niedawno producent sprzętu komputerowego Sapphire zaprezentował karty graficzne RADEON™ X850 XT Platinum Edition z układem chłodzącym teksańskiej firmy NanoCoolers.
Substancją czynną jest tu odpowiednio dobrany nietoksyczny stop galu o składzie pozostającym tajemnicą producenta. Gal wrze dopiero w temperaturze 2204°C. Ogromna pojemność cieplna, 65 razy wyższa niż w przypadku wody, pozwala efektywnie obniżyć temperaturę procesora nawet o kilkadziesiąt stopni.

Ponieważ w układzie chłodzącym przemieszcza się metal, do uzyskania przepływu nie trzeba stosować pomp mechanicznych. Wystarczy w tym celu użyć specjalnych pomp elektromagnetycznych, w których czynnikiem wywołującym przepływ jest siła Lorentza (pojawia się ona, gdy w przewodniku umieszczonym w polu magnetycznym płynie prąd). Przez umieszczoną między magnesami stałymi rurkę z ciekłym metalem przepuszcza się więc prąd stały, co wystarcza do wprawienia cieczy w ruch. Wymianę ciepła z otoczeniem zapewniają radiatory. Mamy i dodatkową zaletę - wyeliminowanie wentylatorów oraz ruchomych części w pompach pozwoliło znacznie obniżyć poziom hałasu generowanego przez układ chłodzący.

Metaliczne szkło

Dla odmiany płynny metal pochodzący z firmy Liquidmetal Technologies nie ma wiele wspólnego z temperaturą topnienia. Tym razem chodzi wyłącznie o budowę wewnętrzną materiału. Zwykły metal posiada dobrze określoną strukturę charakterystyczną dla ciał stałych. Atomy tworzą sieć krystaliczną: są ułożone periodycznie, w uporządkowany sposób i znajdują się w stałych odległościach od siebie, niczym żołnierze podczas musztry. Jednak utrzymanie precyzyjnego porządku atomowego w tak rozległych przestrzennie obiektach jak te, z którymi spotykamy się na co dzień, nie jest możliwe. W praktyce metale składają się więc z wielu niezwiązanych ze sobą fragmentów sieci krystalicznych - ziaren. Odległości rozdzielające jednorodne fragmenty struktur krystalicznych mają kluczowe znaczenie dla twardości i wytrzymałości mechanicznej metalu: to one są odpowiedzialne za obniżenie sprężystości, pęknięcia czy korozję. Z kolei w fazie ciekłej o żadnym uporządkowaniu nie może być mowy. Atomy rozmieszczone są chaotycznie, niczym przypadkowy tłum na placu.

Na szczęście niekiedy przyrodę można oszukać. W procesie zastygania - zwłaszcza gdy ten przebiega gwałtownie lub zachodzi w odpowiednio dobranych stopach - zdarza się, że atomy nie zdążą utworzyć sieci krystalicznych. Atomowy chaos zostaje utrwalony, mamy do czynienia z substancją amorficzną: ciałem stałym, bowiem poszczególne atomy utrzymują stałe położenie w przestrzeni (wykazują się sztywnością), cieczą - ze względu na chaotyczną strukturę wewnętrzną. Charakterystyczną cechą tego typu materiałów jest zdolność do ciągłego i odwracalnego przejścia ze stanu stałego w stan ciekły pod wpływem zmian temperatury i ciśnienia.