15. oktobrī Čalmersas Tehnoloģiju universitātes pētnieki Zviedrijā ir veiksmīgi izveidojuši jauna veida īpaši stabilu un izturīgu stiklu ar iespējamiem pielietojumiem, tostarp medicīnā, progresīviem digitālajiem ekrāniem un saules bateriju tehnoloģiju. Pētījums parādīja, ka, sajaucot vairākas molekulas (līdz astoņām vienlaikus), var iegūt materiālu, kas darbojas tikpat labi kā labākie pašlaik zināmie stiklu veidojošie līdzekļi.
Stikls, kas pazīstams arī kā "amorfa cieta viela", ir materiāls bez tālsatiksmes sakārtotas struktūras - tas neveido kristālus. No otras puses, kristāliskie materiāli ir materiāli ar ļoti sakārtotiem un atkārtotiem modeļiem.
Materiāls, ko ikdienā parasti saucam par “stiklu”, lielākoties ir izgatavots uz silīcija dioksīda bāzes, taču stiklu var izgatavot no dažādiem materiāliem. Tāpēc pētnieki vienmēr ir ieinteresēti atrast jaunus veidus, kā mudināt dažādus materiālus veidot šo amorfo stāvokli, kas var novest pie jaunu stiklu izstrādes ar uzlabotām īpašībām un jauniem pielietojumiem. Jaunais pētījums, kas nesen publicēts zinātniskajā žurnālā "Science Advances", ir nozīmīgs solis uz priekšu pētniecībā.
Tagad, vienkārši sajaucot daudzas dažādas molekulas, mēs pēkšņi pavērām iespēju radīt jaunus un labākus stikla materiālus. Tie, kas pēta organiskās molekulas, zina, ka divu vai trīs dažādu molekulu maisījuma izmantošana var palīdzēt veidot stiklu, taču tikai daži var sagaidīt, ka, pievienojot vairāk molekulu, tiks sasniegti tik izcili rezultāti,” pētījumu vadīja pētnieku grupa. teica profesors Kristians Millers no Ulmsas universitātes Ķīmijas un ķīmijas inženierijas katedras.
Labākie rezultāti jebkuram stikla veidošanas materiālam
Kad šķidrums atdziest bez kristalizācijas, veidojas stikls, ko sauc par vitrifikāciju. Divu vai trīs molekulu maisījuma izmantošana stikla veidošanās veicināšanai ir nobriedusi koncepcija. Tomēr liela skaita molekulu sajaukšanas ietekmei uz spēju veidot stiklu ir pievērsta maz uzmanības.
Pētnieki pārbaudīja astoņu dažādu perilēna molekulu maisījumu, kam vien ir augsts trauslums — šī īpašība ir saistīta ar vieglumu, ar kādu materiāls veido stiklu. Taču daudzu molekulu sajaukšana kopā ievērojami samazina trauslumu un veido ļoti spēcīgu stikla veidotāju ar īpaši zemu trauslumu.
“Pētījumā izgatavotā stikla trauslums ir ļoti zems, kas atspoguļo vislabāko stikla veidošanas spēju. Mēs esam mērījuši ne tikai jebkuru organisko materiālu, bet arī polimērus un neorganiskus materiālus (piemēram, beztaras metālisku stiklu). Rezultāti ir pat labāki par parasto stiklu. Logu stikla spēja veidot stiklu ir viens no labākajiem stikla veidotājiem, ko mēs zinām,” sacīja Sandra Hultmarka, Ķīmijas un ķīmijas inženierijas katedras doktorante un pētījuma vadošā autore.
Pagariniet produkta kalpošanas laiku un ietaupiet resursus
Svarīgi pielietojumi stabilākam organiskajam stiklam ir displeju tehnoloģijas, piemēram, OLED ekrāni un atjaunojamās enerģijas tehnoloģijas, piemēram, organiskās saules baterijas.
"OLED sastāv no gaismu izstarojošu organisko molekulu stikla slāņiem. Ja tie ir stabilāki, tas var palielināt OLED izturību un galu galā arī displeja izturību,” skaidroja Sandra Hultmarka.
Vēl viena lietojumprogramma, kas var gūt labumu no stabilāka stikla, ir zāles. Amorfās zāles izšķīst ātrāk, kas palīdz ātri absorbēt aktīvo vielu, kad to ieņem. Tāpēc daudzas zāles izmanto stiklu veidojošas zāļu formas. Attiecībā uz zālēm ir ļoti svarīgi, lai stiklveida materiāls laika gaitā nekristalizētos. Jo stabilāka ir stiklveida zāles, jo ilgāks ir zāļu glabāšanas laiks.
"Izmantojot stabilāku stiklu vai jaunus stikla veidošanas materiālus, mēs varam pagarināt daudzu produktu kalpošanas laiku, tādējādi ietaupot resursus un ekonomiju," sacīja Kristians Millers.
Zinātniskajā žurnālā “Science Advances” ir publicēts “Sinijuanperilēna maisījuma vitrifikācija ar īpaši zemu trauslumu”.
Izlikšanas laiks: Dec-06-2021