Скло - один з найкорисніших матеріалів у сучасному світі, але його схильність до розтріскування або руйнування є серйозним недоліком. Вчені з Університету Макгілла розробили новий тип скла, натхненний раковиною молюска: він міцніший і жорсткіший, але при цьому зберігає хорошу прозорість.
Надихнувшись перламутром, вчені розробили новий тип скла, в якому міцність на злом поєднується з хорошою прозорістю
Внутрішній переливається шар мушлі молюска насправді є секретом його міцності. Цей матеріал, відомий як перламутр, за своєю мікроскопічною структурою нагадує цегляну кладку, де платівки жорсткого карбонату кальцію доповнено вкрапленнями м'яких еластичних біополімерів. Ця структура не тільки підвищує міцність, а й запобігає поширенню тріщин по внутрішній стороні мушлі.
У попередній роботі дослідники з Університету МакГілла імітували перламутр, протравивши мікроскопічні тріщини в склі за допомогою лазера. І хоча це допомогло поліпшити міцність і ударну в'язкість матеріалу, такий вплив також зменшив прозорість. Для нового дослідження команда відтворила структуру перламутру, використовуючи суміш скляних лусочок і акрилу, які діють як жорсткі платівки і еластичний прошарок відповідно.
Щоб переконатися, що матеріал залишається прозорим, дослідники налаштували показник заломлення акрилу так, щоб він збігався з показником заломлення скла. В результаті вийшов матеріал, який набагато міцніший і жорсткіший звичайного скла, але при цьому залишається прозорим.
Порівняння структури природного перламутру (ліворуч) та нового скла (праворуч)
«Досі було необхідно дотримуватися компромісу між високою міцністю, ударною в'язкістю і прозорістю», - розповів Аллен Ерліхер, автор дослідження. «Наш новий матеріал не тільки втричі міцніший від звичайного скла, але і більш ніж у п'ять разів стійкіший до вилому».
Команда каже, що метод масштабуємо, і отриманий матеріал може бути корисний при створенні більш міцних дисплеїв для смартфонів та інших пристроїв. У майбутній роботі дослідники планують вивчити способи зміни кольору, провідності та інших властивостей матеріалу.