好萊塢電影《終結(jié)者》中具有變換莫測(cè)的不死之身的未來(lái)戰(zhàn)士給觀(guān)眾留下了深刻的印象，如下圖所示。他們無(wú)堅(jiān)不摧，而且破碎后能夠像液體一樣自然流動(dòng)然后自動(dòng)修復(fù)成原來(lái)的樣子。 科幻電影中的神奇現(xiàn)象在現(xiàn)實(shí)生活中也有它對(duì)應(yīng)的材料。 這就是金屬玻璃（metallic glass），也稱(chēng)為液態(tài)金屬（liquid metal）或 非晶態(tài)合金（amorphous alloy）。那什么是金屬玻璃？這類(lèi)材料又有什么樣的優(yōu)異性能呢？

金屬玻璃擁有無(wú)序的原子堆積結(jié)構(gòu)，這和普通金屬中的原子晶格結(jié)構(gòu)完全不同。這個(gè)可以通過(guò)高分辨透射電子顯微鏡觀(guān)察到，如下圖所示。

這種無(wú)序的原子結(jié)構(gòu)決定了金屬玻璃擁有很多晶態(tài)金屬無(wú)法企及的優(yōu)越性質(zhì)，比如高強(qiáng)度、高彈性、高硬度、耐腐蝕、耐摩擦等等。那么金屬玻璃的強(qiáng)度有多高呢？金屬玻璃家族的屈服強(qiáng)度分布于從0.5 GPa到6 GPa的范圍，而已知的鐵基或鈷基金屬玻璃強(qiáng)度一般為3~6 GPa。 這個(gè)數(shù)字是什么概念呢？ 假如拿一個(gè)重約1.5 t的小汽車(chē)來(lái)說(shuō)，如果用普通鋼材支撐它，大概需要7~10根直徑2 mm的鋼筋，而改用鐵基金屬玻璃我們只需要1根就夠了（如下圖所示）。

那為什么“未來(lái)戰(zhàn)士”具有自修復(fù)功能呢？ 一般來(lái)說(shuō)，物質(zhì)有三種狀態(tài)：固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)。 固態(tài)物質(zhì)形狀比較穩(wěn)定，而液態(tài)和氣態(tài)可以自修復(fù)，正所謂“抽刀斷水水更流”。 加熱可以從固態(tài)轉(zhuǎn)化到液態(tài)，對(duì)于一般晶態(tài)金屬來(lái)說(shuō)，這個(gè)轉(zhuǎn)化過(guò)程稱(chēng)為熔化；而玻璃作為固體的一種，加熱也可以轉(zhuǎn)化為液態(tài)，但是這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為玻璃化轉(zhuǎn)變。對(duì)于同一物質(zhì)的玻璃態(tài)和晶態(tài)來(lái)說(shuō)（比如硅），其玻璃轉(zhuǎn)變溫度大約是熔化溫度的0.5~0.6倍（如下圖所示）。因此，和晶態(tài)相比，玻璃態(tài)更容易轉(zhuǎn)化成液態(tài)從而發(fā)生自愈合。

除了這兩方面性質(zhì)，金屬玻璃還有很多優(yōu)異的性能，比如優(yōu)異的軟磁性能、抗腐蝕能力、高彈性等等。雖然越來(lái)越多的表觀(guān)性質(zhì)被大家所認(rèn)識(shí)，但是仍然有很多性質(zhì)還沒(méi)有得到開(kāi)發(fā)利用。與這些性能相關(guān)的很多基本物理問(wèn)題依然不清楚，需要繼續(xù)深入研究。

補(bǔ)充部分：

金屬玻璃是金屬嗎？

大部分金屬玻璃體系都是由100%金屬組成的合金，比如Cu、Zr、 Al、 Fe、 Co、Ni,、Mg、Zn、 Ca、Yb、 Ce等。但是也有好多體系包含非金屬（或類(lèi)金屬）元素，比如Si、C、 P、B等，含量可能達(dá)到20at.%以上。但是金屬玻璃都是導(dǎo)電的，電阻率比普通金屬高1~2個(gè)數(shù)量級(jí)，具體和成分和制備條件相關(guān)。

金屬玻璃透明嗎？（或透明是玻璃的本質(zhì)嗎？）

一般金屬玻璃是不透明的（塊體、普通條帶），但是當(dāng)厚度降到納米級(jí)別后就變得透明了。是否透明（透射可見(jiàn)光）是由材料的電子結(jié)構(gòu)決定的，很多晶態(tài)的絕緣體（如NaCl、氧化物、聚合物）也都是透明的。所以透明不是玻璃的本質(zhì)；原子無(wú)序排列才是玻璃的本質(zhì)。