本文是一篇职称论文，笔者认为当今，金属玻璃正在不断和多学科交叉，并行发展，也面临诸多挑战。在未来，金属玻璃新材料会层出不穷，不断衍生更多新材料，其应用会不断向各个领域渗透，对将来先进制造业、信息技术、星体的成因和演化认识、星际探索及地外原位资源利用、生命物质和社会等复杂体系的规律的理解等发挥重要作用。
1 金属玻璃简史
金属玻璃(又称非晶合金，或者液态金属)顾名思义是一类用金属合金制成的玻璃。金属玻璃中的“金属”，是指这种材料是由金属熔炼而成；“玻璃”是指其结构是一种长程无序、短程有序的玻璃态。金属玻璃是通过急冷、高压、强变形、先进制造等现代技术工艺和熵\序调控理念合成的[5-6]。通常金属熔体在凝固过程中会结晶，内部原子会遵循一定的规则有序排列，凝固成我们常见的晶态金属材料。而快速凝固能阻止金属熔体凝固过程中有序晶体相的形成，把熔体原子无序的混乱排列状态冻结下来。所以，在微观结构上，金属玻璃更像是非常黏稠的液体，因此又被称作被冻结的熔体[5-6]。
职称论文参考
人类广泛使用金属材料已有8 000年历史了，为什么金属玻璃直到20世纪中期才出现呢？具有共价、离子等其他键型的物质几乎都能在自然界条件下形成玻璃，而金属键的金属合金极难形成玻璃，其原因至今仍是未解之谜[7]。 因此，迄今为止人类还没有发现天然的金属玻璃，即使采用常规的凝固技术也极难制备出金属玻璃。
科学家为了制备出金属玻璃进行了长期的理论和实验探索。自20世纪20年代始，他们曾尝试各种制备金属玻璃的方法和途径。由于当时实验条件的限制，几乎没有找到稳定的金属玻璃。当时的主流观点认为金属或者合金不可能被制成玻璃，因为金属熔体在冷却凝固过程中非常容易结晶，很难被过冷，技术上很难在凝固过程中保持金属熔体的无序结构。德国哥廷根大学的J. Krammer在1934年把金属蒸汽冷凝到低温衬垫上，制得金属玻璃膜[8]。这是最早关于金属玻璃的报道。1950年Brenner等人[9]采用了化学电沉积法制备出了Ni-P金属玻璃，并应用于涂层防护金属表面。1954年，哥廷根大学的Buckel和Hilsch[10]用气相沉积法将纯金属Bi、Ga和Sn以及Sn-Cu合金的混合蒸汽快速冷凝到2 K的冷板上，获得了金属玻璃薄膜。
真正意义上的金属玻璃的诞生(1959年)是一个与一项重要的冶金技术、一位著名的科学家，以及一个偶然的实验相关的偶然事件。加州理工学院的P. Duwez被公认为金属玻璃的发明人，但是他在发明金属玻璃之前并不是从事玻璃研究的，也不是急冷技术的鼻祖。当时他正专注于一个纯科学问题：为什么有些元素如Cu和Au能够以任意比例组分完全互溶，而另一些金属元素如Cu和Ag却不能？ 他仔细考察Cu和Ag的共晶型相图和自由能，认为有可能强迫Cu和Ag形成一个亚稳的共溶固溶体。为了实现过饱和合金固溶，他注意到快速凝固熔体的方法。当时这项技术被用于材料的快速淬火，旨在保留合金的非平衡亚稳微结构。Duwez在这项技术的基础上发展了熔体快速淬火方法。为了实现更高的冷却速率，他将熔融的金属小液滴喷射出去，快速与冷铜基板接触，熔融的金属散成薄膜能很快凝固，冷却速率可达到106 K/s的量级。利用快淬技术，他成功地合成出成分连续的Cu-Ag等过饱和固溶体。在他试图用快速凝固方法合成Au-Si固溶体时，偶然地得到了大约20 μm厚的Au-Si金属玻璃[11]。谁都想不到，科学之神竟以这种让人不经意的方式把金属玻璃介绍到这个世界上来。
.............................
2 金属玻璃研究现状
金属玻璃的研究目前聚焦在玻璃稳定性和超稳定性玻璃研发方面。一些纳米尺度的单质金属玻璃如Ta、W、Mo等被制备出来。在金属玻璃本质研究方面的重要进展是把玻璃转变和形变这两个基本问题联系起来，并提出了统一理解金属玻璃形成、形变、弛豫等问题的弹性模型，认为金属玻璃形成、形变、玻璃转变都可用流变的物理图像加以描述，其流变的势垒由弹性模量控制且与弹性模量成正比[21]。具有独特热力学和动力学及物理特性的低维金属玻璃，包括非晶表面、超薄金属玻璃膜、金属玻璃纳米线和颗粒，也是目前的研究前沿。
金属玻璃的应用取得长足进展。Fe、Ni、Co基金属玻璃软磁条带、丝材和粉末已广泛应用于各种变压器、电感器和传感器、磁屏蔽材料、无线电频率识别器等，是电力、电子和信息领域不可或缺的重要基础材料[25]。软磁金属玻璃制造技术也已经成熟，已形成千亿级非晶铁芯高端制造产业集群。块体金属玻璃在军工(如穿甲弹、装甲)、航天、手机等信息器件、汽车等领域有广泛的应用。
随着一批杰出的金属玻璃研究和应用人才的涌现，中国的金属玻璃研发跃升至国际一流。这是与中国不断增加的科技投入、基础研究的长期积累、制造业大国的产业对新金属材料的需求、后备年轻人才辈出密切相关的。金属玻璃领域基础研究的长期积累为这类新材料的应用提供了支撑和动力，而相关的基础研究也从工业应用中汲取问题来源和进步源泉。
其次是金属玻璃研发的低效。金属玻璃的成分复杂程度也严重阻碍了其设计和有效开发。迄今全世界近百个研究组仅获得十多个可以规模应用的成分，大量具有特殊性能的材料有待发现。金属玻璃的形成过程涉及物理、化学、材料等多学科交叉基础问题和多体相互作用，其复杂性使得现有的理论和计算模拟尚不能精确预测合金成分，其研发始终停留在低效和漫长的“试错法”阶段。
...............................
3 金属玻璃的未来
开发新一代高性能的、突破现有尺寸限制的、低成本的、结构功能一体化的Fe、Cu、Al、Mg基等金属玻璃体系是未来的发展趋势。 金属玻璃的生命力也取决于它对不同学科的影响和应用前景。2021年诺贝尔物理学奖授予意大利科学家G. Parisi，以表彰他对理解复杂无序系统的开创性贡献，也说明无序体系本身研究的重要科学意义。金属玻璃作为相对简单的无序体系，是研究复杂体系的理想模型体系，将极大地推动复杂无序体系的发展。
从发展历史看，金属玻璃的重要进展是与制备方法的突破分不开的。图5示意制备工艺技术在金属玻璃发展史上的作用。从急冷法制备出金属玻璃条带，到助熔剂方法首先获得大块金属玻璃，再到铜模浇注、多组元混合制备出块体金属玻璃，每一次金属玻璃的突破都是由方法的发展引起的。金属玻璃的未来也取决于在玻璃形成能力这个关键瓶颈上的突破，取决于颠覆性制备新技术的发展，取决于高玻璃形成能力新体系的发现。
职称论文怎么写
制造能力是人类区别于动物的一个重要标志，制造业也标志着一个国家的发达水平。在20世纪，科学家找到了构成物质世界的基本模块是分子、原子和基本粒子；物质科学的趋势将是反过来探索利用这些基本模块来制造材料。金属玻璃的制造也将是一个重要的新方向。制造金属玻璃的技术，包括3D打印、声制造、光制造、基于半固态成型、基于超塑性的连接成型，以及原子制造等，可能是突破瓶颈的新途径和新思路。这些从下而上(bottom-up)的制造技术将避开临界冷却速率的限制，制备出理论上无尺寸限制的超大金属玻璃。
................................
4 小结
古老的金属和玻璃两大材料家族的交融，形成了金属玻璃。金属玻璃丰富了金属和玻璃的家族，改变了玻璃和金属领域的面貌。它的诞生还衍生了一系列新的工艺、方法、理念和材料，如急冷技术、远离平衡态技术、熵调控、高熵方法、超饱和固溶体、准晶、高熵合金、复杂金属、高熵金属玻璃等，为高技术、制造业、电子工业、日常生活等提供了一类全新的材料，为复杂体系、凝聚态物理、化学化工、材料科学的基础科学问题研究提供了独特的模型材料和重要的启示借鉴。当今，金属玻璃正在不断和多学科交叉，并行发展，也面临诸多挑战。在未来，金属玻璃新材料会层出不穷，不断衍生更多新材料，其应用会不断向各个领域渗透，对将来先进制造业、信息技术、星体的成因和演化认识、星际探索及地外原位资源利用、生命物质和社会等复杂体系的规律的理解等发挥重要作用。金属玻璃会像其他玻璃材料一样，不断给我们带来惊喜，改变我们的生活方式，推动社会进步。
参考文献（略）