Ученые Байройтского университета в Германии создали особо прочное стекло
Исследователи из Байройтского университета в Германии совместно с партнерами из Китая и США создали оксидное стекло с беспрецедентной прочностью на разрыв, 14 августа сообщает портал научных новостей IDW.
В условиях высоких давлений и температур ученым удалось провести паракристаллизацию алюмосиликатного стекла. Образовавшиеся кристаллоподобные структуры позволяют стеклу выдерживать очень высокие нагрузки и сохранять целостность при нормальных условиях окружающей среды.
Таким образом, паракристаллизация оказывается перспективным методом получения чрезвычайно прочного стекла. Исследователи, в работе которых также принимал участие Немецкий электронный синхротрон (DESY) в Гамбурге, представили свои результаты в журнале Nature Materials.
Отмечается, что стекло — во многом привлекательный материал для современных технологий. Однако его хрупкость, легко приводящая к образованию трещин и изломов, ограничивает возможности его применения.
Исследовательские подходы, направленные на значительное повышение прочности стекла при сохранении его полезных свойств, до сих пор в основном не приводили к желаемым результатам. Новый подход, представленный в журнале Nature Materials, относится к оксидным стеклам, которые имеют достаточно неупорядоченную внутреннюю структуру.
Работая с алюмосиликатным стеклом, содержащем кремний, алюминий, бор и кислород, исследовательской группе из Германии и Китая удалось придать оксидному стеклу новую структуру. Для этого в Баварском геоинституте (BGI) при Университете Байройта были использованы технологии, основанные на высоком давлении и высоких температурах.
При давлении от 10 до 15 гигапаскалей и температуре около 1000 градусов Цельсия атомы кремния, алюминия, бора и кислорода группируются вместе, образуя кристаллоподобные структуры — эти структуры называются «паракристаллическими». Проникновение в стекло этих структур приводит к тому, что прочность стекла значительно повышается.
«Наше открытие указывает на эффективную стратегию создания высокоустойчивых к повреждениям стеклянных материалов, которую мы планируем реализовать в ближайшие годы», — рассказал ведущий автор исследования доктор Ху Танг.
Исследователи отмечают, что увеличение прочности стекла в результате паракристаллизации показывает, что структурные изменения на атомном уровне могут оказывать существенное влияние на свойства оксидных стекол. «Именно здесь кроется большой потенциал для оптимизации материала стекла, который еще далеко не исчерпан», — добавляет профессор из Баварского геоинститута (BGI) д-р Томоо Кацура.
