Перламутр вдохновил учёных на создание сверхпрочного стекла

Стекло — один из самых полезных материалов в современном мире, но его склонность к растрескиванию или разрушению является серьезным недостатком. Ученые из Университета Макгилла разработали новый тип стекла, вдохновленный раковиной моллюска: он прочнее и жестче, но при этом сохраняет хорошую прозрачность.



Вдохновившись перламутром, ученые разработали новый тип стекла, в котором прочность на излом сочетается с хорошей прозрачностью

Внутренний переливающийся слой раковины моллюска на самом деле является секретом его прочности. Этот материал, известный как перламутр, по своей микроскопической структуре напоминает кирпичную кладку, где пластинки жесткого карбоната кальция дополнены вкраплениями мягких эластичных биополимеров. Эта структура не только повышает прочность, но и предотвращает распространение трещин по внутренней стороне раковины.
В предыдущей работе исследователи из Университета МакГилла имитировали перламутр, протравив микроскопические трещины в стекле с помощью лазера. И хотя это помогло улучшить прочность и ударную вязкость материала, такое воздействие также уменьшило прозрачность. Для этого исследования команда воспроизвела структуру перламутра, используя смесь стеклянных чешуек и акрила, которые действуют как жесткие пластинки и эластичная прослойка соответственно.
Чтобы убедиться, что материал остается прозрачным, исследователи настроили показатель преломления акрила так, чтобы он совпадал с показателем преломления стекла. В результате получился материал, который намного прочнее и жестче обычного стекла, но при этом остается прозрачным.



Сравнение структуры природного перламутра (слева) и нового стекла (справа)

«До сих пор было необходимо придерживаться компромисса между высокой прочностью, ударной вязкостью и прозрачностью», — рассказал Аллен Эрлихер, автор исследования. «Наш новый материал не только в три раза прочнее обычного стекла, но и более чем в пять раз устойчивее к излому».
Команда говорит, что метод масштабируем, и полученный материал может быть полезен при создании более прочных дисплеев для смартфонов и других устройств. В будущей работе исследователи планируют изучить способы изменения цвета, проводимости и других свойств материала.