Версия для слабовидящих
Как сделать стекло резиновым Печать Email
Новости науки
30.01.2014
В поисках методов повышения его прочности учёные из Университета Макгилла (Канада) решили... поцарапать кусок обычного стекла. Как оказалось, волнообразные нерегулярные линии — эдакая «резьба по стеклу» — действительно упрочняют материал, не ухудшая других его качеств.

Вдохновителями нового «гравированного стекла» стали раковины моллюсков. (Здесь и ниже иллюстрации M. Mirkhalaf et al.)


Как авторы работы, появившейся в Nature Communications, вообще пришли к такой мысли? Франсуа Бартело (Francois Barthelat) и его коллеги замечают, что структура раковин моллюсков, послужившая для них «источником вдохновения», тоже состоит из довольно хрупких, хотя и твёрдых минералов. В то же время сама раковина особой хрупкостью не отличается, и это странно.

При этом природа не пошла по пути создания пуленепробиваемого стекла, уже разработанного людскими инженерами: у моллюска нет следов слоёного сэндвича из стекла, пластика и клея на основе полиуретана, распределяющего нагрузки по большой пластиковой панели, то есть метод повышения прочности, «использованный» в раковинах, совсем иной. И, похоже, довольно эффективный.

Исследовав внутреннюю структуру раковин, учёные пришли к выводу, что её прочность, как и у костей человека, обусловлена присутствием в материале фрагментов более мягких компонентов, по которым энергия деформации распространяется в глубь раковины, распределяя нагрузку по значительной поверхности.

Для воспроизведения такой схемы они лазером выжгли в стекле волнообразные дорожки из крохотных дырочек, а затем наполнили эти «дорожки» полиуретаном. Разумеется, «поцарапанные» места треснули. Однако после этого стекло не распалось: мягкие компоненты соединяли его вместе, а передача усилия от одной точки ко всему материалу резко улучшилась.

Волнистые линии, вдоль которых нанесён полиуретан, направляют энергию деформаций не на образование трещин, а в удалённые части стеклянной панели.


Что в итоге? Обычное стекло разрушается после удлинения буквально на 0,1%, в то время как новое «бионическое» стекло может пережить удлинение примерно на 5% без особых последствий. Общая же его прочность в 200 раз выше, чем у стандартного материала, используемого для производства окон, — а следовательно, по прочности новинка вровень с лучшими образцами сегодняшних стёкол. Учитывая, что перед нами лишь первый опыт, который сразу же дал материал, готовый к практическому внедрению, следует ожидать появления композитов на основе стекла с ещё более выдающимися характеристиками.

Новый метод упрочнения «очень экономичен», считает г-н Бартело: «Всё, что вам нужно, — это импульсный лазерный луч, сфокусированный в заранее заданных точках. Наша трёхмерная техника лазерной гравировки может быть легко масштабирована и использована для больших и толстых компонентов любой формы».

Где такое «резиновое стекло» может применяться? — Скажем, при производстве особо прочных окон, включая пуленепробиваемые, очков и экранов смартфонов.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature Communications.

Подготовлено по материалам ScienceNews. Изображения на заставках принадлежат Shutterstock (1 и 2).

Материал подготовлен при поддержке проекта

Источник - http://compulenta.computerra.ru/veshestvo/materialovedenie/10011152/

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта