За първи път изследователи са успели да получат прозрачно безцветно оксидно стъкло с модул на еластичност на Юнг над 130 GPa. Те са постигнали този резултат, като са използвали конвенционален промишлен метод за охлаждане на стопилката. Разработката решава дългогодишен проблем: постигането едновременно на висока твърдост и необходимата температура на прехода към стъкло. Образци с дебелина над 3 mm и диаметър 60 mm демонстрират, че здравото и еластично стъкло може да се произвежда в промишлен мащаб.

Обикновено химически закаленото стъкло (напр. Gorilla Glass) се произвежда чрез йонен обмен: големите калиеви йони се „натискат“ в повърхността, като заместват натриевите, създавайки компресивни напрежения. Но този метод има недостатъци: той не е подходящ за много тънки стъкла, създава алкални отпадъци и не променя модула на еластичност на основния материал – само повърхностните напрежения.

Освен това за формоването на стъклото и намаляването на производствения отпадък е желателно да се постигне сравнително ниска температура на прехода към стъкло. Уви, едновременното поддържане на температурата на стъкловидния преход на оксидното стъкло под 700°C и повишаването на еластичния модул над 120 GPa не бе възможно досега, пише Techxplore. Екип от учени от Япония е намерил решение.

Изследователите са използвали оксиди с висока енергия на дисоциация на връзките – редкоземни елементи и танталов оксид. Тези компоненти увеличават модула на Юнг до 130 GPa или повече, но традиционно водят до повишаване на температурата на прехода към стъкло над 800-850°C, което прави стъклото трудно за формоване и енергоемко. Учените са успели да намерят състав, при който температурата остава около 700°C. Те са използвали стандартен метод за химическо закаляване, за да получат образците.

Полученото стъкло се оказало прозрачно, безцветно, без мехурчета и кристални вграждания. Диференциалният термичен анализ показа, че от това стъкло могат да се извличат влакна с модул на еластичност около два пъти по-голям от този на обикновените стъклени влакна. Коефициентът на термично разширение е по-малък от 80×10-⁷ K-¹, което е сравнимо с някои керамични материали и може да се регулира допълнително чрез промяна на състава.

Технологията за производство на това стъкло може лесно да се включи в съществуващите промишлени линии за производство на листово стъкло. Тя може да се използва за производство на стъкла за смартфони и таблети, оптични компоненти за екстремни условия на работа и подсилващи влакна за композитни материали. Създаването на истински еластично оксидно стъкло доказва, че най-доброто решение винаги се крие в иновациите на базово, материално ниво. Разработчиците на технологията вече си сътрудничат с водещи хардуерни производители, за да адаптират процеса към масовото промишлено производство.

Всичко важно от света на технологиите, директно в пощата ти.

С абонирането приемате нашите Условия и Политика за поверителност. Може да се отпишете с един клик по всяко време.