Швидкість «стікання» скла з дисплеїв виявилася несподівано високою

Колектив дослідників з декількох університетів США встановив, що час релаксації багатьох сучасних скла невеликий і визначили залежність цього часу від розмірів зразків і складу матеріалу. Зокрема, це стосується багатьох скла, що використовуються у виробництві дисплеїв.


Автори цієї роботи провели теоретичне дослідження процесів релаксації різних видів скла. Під релаксацією, або старінням, в даному випадку розуміється зняття внутрішніх напружень кристалічної структури. Вони виникають через спосіб отримання матеріалу - швидке переохолодження розплаву компонентів. За допомогою методів молекулярної динаміки вчені передбачили, що час релаксації сильно залежить від розміру матеріалу. Тобто чим більший шматок скла, тим швидше він деформується з часом.


Крім того, значний вплив на процеси релаксації надає так званий поліщілинний ефект - зміна властивостей залежно від складу скла. Оскільки в ньому містяться іони різних лужних металів, їх впровадження в позиції один одного призводить до нерухомості більш великих іонів, які виявляються «затиснуті» в позиціях більш дрібних атомів. Якщо ж різниця між радіусами лужних металів значна, то вони будуть пересуватися по вакантних позиціях, поки не займуть найбільш вигідні. Це означає, що якщо у складі скла багато іонів різного розміру, такий матеріал буде сильно деформуватися з часом.

Звичайне скло складається в основному з оксиду кремнію з добавками лужних оксидів, фторидів, фосфатів і являє собою аморфний метастабільний стан речовини, тому його в'язкість - безперервна функція температури. У зв'язку з цим існує поширений міф про те, що, як і переохолоджені рідини, скло продовжують «течу» протягом багатьох років. На доказ зазвичай наводять збільшення товщини скла в нижній частині, наприклад, вітражів у середньовічних кафедральних соборах. Однак це не більш ніж артефакт, що утворюється при отриманні таких вітражів старовинними методами. В'язкість скла нижче температури скловування настільки швидко збільшується, що час, який необхідний для помітної деформації, при кімнатних температурах становить близько 1032 років.

Однак багато сучасних високотехнологічних склів мають набагато більш скромні показники. Наприклад, старіння відомого комерційного Corning Gorilla Glass, яке широко використовується у виробництві сучасних мобільних пристроїв, становить всього 1,5 року в стандартних умовах. Оскільки розмір екрану стільникового телефону досить малий, за час його експлуатації будь-яких помітних змін не відбудеться. Однак великі екрани, наприклад, рекламні дисплеї почнуть деформуватися вже через кілька місяців після виготовлення з повільною, але значною для їх розміру швидкістю - близько 10 мкм на квадратний метр на рік. Це накладає обмеження на граничні розміри пристроїв, що випускаються, зроблених з цих матеріалів.

COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND