Металлические стекла представляют собой особый класс твердых тел, обладающих неупорядоченной атомной структурой. В отличие от классических металлов с их четкой кристаллической решеткой, эти материалы по своему строению напоминают переохлажденные расплавы. Важно различать понятия «аморфный металл» и «металлическое стекло»: второе является частным случаем первого. Любое стекло по определению аморфно, однако не каждое аморфное вещество можно классифицировать как стекло. В международной научной литературе для обозначения этой группы материалов закрепился термин Bulk Metallic Glass (BMG), или объемные металлические стекла.
Рыночные перспективы и исторический контекст
Процесс получения таких сплавов требует экстремально высокой скорости охлаждения — около 1000 Кельвинов в секунду. История инновации началась в 1960 году в стенах Калифорнийского технологического института, где группа исследователей впервые синтезировала стекловидный сплав Au75Si25. Несмотря на выдающиеся физико-химические характеристики, высокая себестоимость производства пока сдерживает их повсеместное внедрение.
Тем не менее, эксплуатационный потенциал BMG огромен: от производства сверхпрочных сверл и бронежилетов до биосовместимых имплантатов и защитных компонентов для космических аппаратов. Отраслевой анализ показывает, что спрос на материалы сосредоточен в сферах микроэлектроники, авиастроения, энергетики и медицины.
По прогнозам аналитиков Future Market Insights, объем этого рынка вырастет с 1,9 млрд долларов в 2025 году до 3,6 млрд долларов к 2035 году. Основными драйверами роста выступают уникальные свойства сплавов: исключительная эластичность, коррозийная стойкость и прочность.
В аэрокосмической отрасли металлические стекла ценятся за идеальное соотношение веса и прочности, а также за стабильность при экстремальных температурах. Отсутствие границ зерен в структуре минимизирует риск возникновения усталостных трещин, что критически важно для узлов, подвергающихся циклическому нагреву. Кроме того, технология прецизионного литья позволяет изготавливать детали сложной геометрии без усадки и деформаций.
Ключевыми игроками глобального рынка являются такие компании, как Liquidmetal Technologies, Amorphology Inc., Epson Atmix, Heraeus Holding и Hitachi Metals. Главным препятствием для массовой экспансии остается сложность термоконтроля при литье, что требует значительных энергозатрат и прецизионного оборудования.
Глобальный патентный ландшафт
Согласно данным Google Patents, на начало 2026 года зарегистрировано порядка 94 000 документов, связанных с объемными металлическими стеклами. Анализ динамики за последние два десятилетия указывает на стабильный интерес к технологии с заметным всплеском активности в середине 2010-х годов.
Топ-5 мировых правообладателей:
- California Institute of Technology — 3,3%
- Corning Incorporated — 2,2%
- Microsoft Technology Licensing — 1,7%
- 3M Innovative Properties — 1,6%
- Gentex Corporation — 1,3%
Примечательно, что в первой десятке доминируют организации из США, что свидетельствует о фактической патентной монополии американских компаний в данном сегменте. Основные направления разработок касаются полупроводниковых приборов (H01L), технологий снижения выбросов (Y02E) и химических составов специальных стекол (C03C).
BMG в полупроводниковой индустрии
Особый интерес представляет сегмент электроники. Здесь количество патентов достигает 29 000, демонстрируя устойчивый восходящий тренд. В этом секторе расстановка сил иная: безусловным лидером является тайваньская TSMC (10,4%), за которой следуют IBM, Intel и Samsung Electronics.
Примеры значимых разработок:
- US10433463B2 — Радиаторы охлаждения на основе объемных аморфных сплавов.
- US20150305145A1 — Технологии соединения металлических стекол (Corning Inc.).
- US20090032970A1 — Использование стеклообразных металлов для стекирования интегральных схем (Intel Corp.).
Состояние разработок в России
В российском правовом поле активность значительно скромнее. В базе ФИПС удалось обнаружить лишь единичные патенты на изобретения:
- №2121011 (Caltech): Базовый патент на способ получения и состав аморфных сплавов на основе циркония и титана.
- №2596696 (НИТУ «МИСиС»): Разработка износостойких циркониевых стекол для микромеханики, адаптированных для производства в условиях низкого вакуума.
- №2852100 (НИЯУ МИФИ): Инновационный метод аддитивного производства (SLM — селективное лазерное плавление) для создания деталей из BMG.
В области полезных моделей выделяется патент №99004 (ООО «Химмет») на аморфную металлическую фибру со специфическим микрорельефом, предназначенную для армирования материалов. Также зарегистрировано специализированное ПО от Казанского федерального университета для моделирования кинетики фазовых превращений в расплавах.
Резюме
Объемные металлические стекла — это высокотехнологичный фундамент для промышленности будущего. Сплавы на базе циркония, железа, титана и палладия обладают рекордными показателями твердости и радиационной стойкости. На сегодняшний день технологическое и патентное лидерство удерживают США и страны Юго-Восточной Азии (в сегменте микроэлектроники). В России направление находится на стадии формирования научной базы и точечных инноваций, представленных ведущими техническими вузами.
О сервисе Онлайн Патент
Онлайн Патент — ведущая цифровая экосистема для защиты интеллектуальной собственности. Мы предлагаем автоматизированные решения для бизнеса:
- Регистрация товарных знаков, патентов и программ для ЭВМ;
- Внесение ПО в реестр отечественного софта;
- Автоматизированный мониторинг патентных баз;
- Комплексное управление портфелем ИС.
Узнайте больше в личном кабинете Онлайн Патент.
