Blog

Naukowcy z McGill University z Montrealu opracowali trwalsze i twardsze szkło, inspirowane wewnętrzną warstwą muszli mięczaków.

Nowy materiał ma sprężystość plastiku, nie pęka pod wpływem uderzenia i może być w wykorzystywany m.in. do zwiększenia trwałości ekranów telefonów komórkowych.
Szkło wzmacniane jest obecnie poprzez hartowanie czy laminowanie, ale są to techniki kosztowne a na dodatek nie zawsze gwarantujące zachowanie wystarczającej przejrzystości. „Do tej pory konieczny był kompromis między wysoką wytrzymałością i przezroczystością. Nasz nowy materiał jest nie tylko trzykrotnie mocniejszy niż zwykłe szkło, ale także ponad pięciokrotnie bardziej odporny na pękanie” – mówi Allen Ehrlicher , profesor nadzwyczajny na Wydziale Bioinżynierii Uniwersytetu McGill, cytowany w komunikacie prasowym kanadyjskiej uczelni.

Po raz kolejny mistrzem projektowania okazała się .. natura. Badanie struktury materiałów biologicznych i zrozumienie, jak działają, dostarcza inspiracji, a czasem planów dla nowych materiałów. Tym razem czerpiąc inspirację właśnie z natury naukowcy stworzyli nowy materiał kompozytowy ze szkła i akrylu, który naśladuje masę perłową znajdującą się w muszlach. .Jak podaje portal Geek Week „sekretem wytrzymałości muszli mięczaków jest ich wewnętrzna opalizująca warstwa, znana jako masa perłowa – jej mikroskopowa struktura przypomina murarkę, z płytkami sztywnego węglanu wapnia przeplatanymi miękkimi elastycznymi biopolimerami”. Efektem jest zaś materiał dużo twardszy i wytrzymalszy niż klasyczne szkło, a przy tym równie przezroczysty. –

„Zdumiewające, że masa perłowa ma sztywność twardego materiału i jednocześnie trwałość miękkiego materiału, co daje to, co najlepsze z obu światów”, wyjaśnia prof. Allen Ehrlicher. „Jest zrobiony ze sztywnych kawałków materii podobnej do kredy, które są pokryte bardzo elastycznymi, miękkimi białkami. Ta struktura zapewnia wyjątkową wytrzymałość, dzięki czemu jest 3000 razy twardsza niż materiały, z których się składa”.
Naukowcy odtworzyli architekturę masy perłowej warstwami płatków szklanych i akrylu, uzyskując wyjątkowo mocny, ale nieprzejrzysty materiał, który można wyprodukować łatwo i niedrogo. Następnie poszli o krok dalej, chcąc uczynić kompozyt optycznie przezroczystym. Dostrajając współczynnik załamania światła akrylu doprowadzili do płynnego połączenia go ze szkłem, tworząc prawdziwie przezroczysty kompozyt. W kolejnych krokach planują go ulepszyć, wprowadzając inteligentną technologię pozwalającą szkłu na zmianę jego właściwości, takich jak kolor, mechanika i przewodność.
Wyniki badań opublikowane zostały w czasopiśmie „Science” https://www.science.org/doi/10.1126/science.abf0277

(raj)
Źródło: McGill University, Geek Week.