例如，美國(guó)宇航局的好奇號(hào)火星車每次準(zhǔn)備開(kāi)始滾動(dòng)時(shí)都會(huì)花費(fèi)大約三個(gè)小時(shí)來(lái)預(yù)熱潤(rùn)滑劑，消耗了大約四分之一的可支配能量，否則這些能量本來(lái)可以用于科學(xué)。

著眼于解決這個(gè)問(wèn)題和其他與材料相關(guān)的問(wèn)題 ，2010 年，噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室聘請(qǐng)了 Hofmann，當(dāng)時(shí)他是加州理工學(xué)院的一名研究科學(xué)家，擁有材料科學(xué)和工程背景。美國(guó)宇航局在噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室資助了一個(gè)新的冶金設(shè)施，以探索齒輪的替代品并開(kāi)發(fā)新的金屬合金。

從他在加州理工學(xué)院管理噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始，霍夫曼就熟悉一類新興的特殊工程材料，稱為塊狀金屬玻璃，也稱為非晶金屬。這些是金屬合金，可以在它們的原子形成所有其他金屬共有的晶格結(jié)構(gòu)之前從液態(tài)快速冷卻到固態(tài)。相反，原子像玻璃一樣隨機(jī)排列，賦予玻璃和金屬的材料特性。

根據(jù)它們的組成元素——通常包括鋯、鈦和銅——它們可以非常堅(jiān)固，并且因?yàn)樗鼈儾皇墙Y(jié)晶的，所以它們是有彈性的。霍夫曼解釋說(shuō)，大多數(shù)組合物還會(huì)形成堅(jiān)硬、光滑的陶瓷氧化物表面，并指出這些特性共同使由一些非晶態(tài)金屬制成的齒輪具有較長(zhǎng)的使用壽命而無(wú)需潤(rùn)滑。這對(duì) NASA 非常重要，因?yàn)槟梢栽诓粷?rùn)滑變速箱的情況下運(yùn)行變速箱。

但是非晶態(tài)金屬還有另一個(gè)特性，使它們對(duì)地球上的齒輪具有吸引力：“這些合金的設(shè)計(jì)熔點(diǎn)很低，因?yàn)橐圃旖饘俨Ａ?，必須使合金的冷卻速度快于它的結(jié)晶速度，”Hofmann說(shuō)。這種低熔點(diǎn)，加上它們的天然強(qiáng)度和固化時(shí)體積幾乎不變化的事實(shí)，使大塊金屬玻璃易于用于注塑成型，這可以顯著降低制造齒輪等零件的成本。

Hofmann 說(shuō)，這就是使用非晶態(tài)金屬成型可以帶來(lái)最大節(jié)省的地方：它的成本大約是用鋼加工應(yīng)變波齒輪的一半。成型小型、高性能行星齒輪和應(yīng)變波齒輪成為 Hofmann 于 2014 年共同創(chuàng)立的 Amorphology 的核心業(yè)務(wù)計(jì)劃。通過(guò)加州理工學(xué)院，該公司獲得了他為 NASA 開(kāi)發(fā)的多項(xiàng)技術(shù)專利。

關(guān)鍵詞： 火星車 機(jī)器人 玻璃齒輪 潤(rùn)滑劑