15. oktobrī Zviedrijas Chalmers Technology University pētnieki ir veiksmīgi izveidojuši jauna veida īpaši stabilu un izturīgu stiklu ar potenciālu lietojumu, ieskaitot medicīnu, uzlabotus digitālos ekrānus un saules bateriju tehnoloģijas. Pētījums parādīja, ka tas, kā sajaukt vairākas molekulas (līdz astoņiem vienlaikus), var radīt materiālu, kas darbojas tikpat labi kā labākie pašlaik zināmie stikla veidošanas līdzekļi.
Stikls, kas pazīstams arī kā “amorfs ciets”, ir materiāls bez lielas attāluma sakārtotas struktūras-tā neveido kristālus. No otras puses, kristāliskie materiāli ir materiāli ar ļoti sakārtotiem un atkārtotiem modeļiem.
Materiāls, ko mēs parasti saucam par “stiklu” ikdienas dzīvē, galvenokārt balstās uz silīcija dioksīdu, bet stiklu var izgatavot no daudziem dažādiem materiāliem. Tāpēc pētnieki vienmēr ir ieinteresēti atrast jaunus veidus, kā mudināt dažādus materiālus veidot šo amorfo stāvokli, kas var izraisīt jaunu brilles attīstību ar uzlabotām īpašībām un jaunām lietojumiem. Jaunais pētījums, kas nesen publicēts zinātniskajā žurnālā “Science Advances”, ir svarīgs solis uz priekšu pētījumam.
Tagad, vienkārši sajaucot daudzas dažādas molekulas, mēs pēkšņi atvērām potenciālu 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 vairāk molekulu pievienošana sasniegs tik izcilus rezultātus, ”pētījumu vadīja pētījumu grupa. Profesors Kristians Mīlers no Ulms universitātes Ķīmijas un ķīmiskās inženierijas katedras sacīja.
Vislabākie rezultāti jebkuram stikla veidojošam materiālam
Kad šķidrums atdziest bez kristalizācijas, veidojas stikls, process, ko sauc par stiklēšanu. Divu vai trīs molekulu maisījuma izmantošana stikla veidošanās veicināšanai ir nobriedis jēdziens. Tomēr liela uzmanība ir pievērsta liela skaita molekulu sajaukšanas ietekme uz spēju veidot stiklu.
Pētnieki pārbaudīja pat astoņu dažādu perilēna molekulu sajaukumu, kurām vien ir augsta trauslums-šī īpašība ir saistīta ar to, cik viegli materiāls veido stiklu. Bet daudzu molekulu sajaukšana kopā noved pie ievērojamas trausluma samazināšanās un veido ļoti spēcīgu stiklu bijušo ar īpaši zemu trauslumu.
“Stikla trauslums, ko mēs izgatavojām mūsu pētījumā, ir ļoti zema, kas atspoguļo labāko stikla veidojošo spēju. Mēs esam izmērījuši ne tikai jebkuru organisko materiālu, bet arī polimērus un neorganiskos materiālus (piemēram, lielapjoma metālisku stiklu). Rezultāti ir pat labāki nekā parastais stikls. Stikla stikla veidošanas spēja ir viens no labākajiem stikla veidotājiem, ko mēs zinām, ”sacīja Sandra Hultmarka, ķīmijas un ķīmiskās inženierijas departamenta doktorante un pētījuma galvenā autore.
Paplašināt produkta dzīvi un ietaupīt resursus
Svarīgi pielietojumi stabilākam organiskākam stiklam ir displeja tehnoloģijas, piemēram, OLED ekrāni un atjaunojamās enerģijas tehnoloģijas, piemēram, organiskās saules baterijas.
“OLED sastāv no stikla slāņiem ar gaismas izstarojošām organiskām molekulām. Ja tie ir stabilāki, tas var palielināt OLED izturību un galu galā displeja izturību, ”skaidroja Sandra Hultmarka.
Vēl viena lietojumprogramma, kas var gūt labumu no stabilāka stikla, ir narkotikas. Amorfas zāles izšķīst ātrāk, kas palīdz ātri absorbēt aktīvo sastāvdaļu, kad tās tiek uzņemtas. Tāpēc daudzās narkotikās tiek izmantotas stikla veidojošas zāļu formas. Narkotikām ir svarīgi, lai stiklveida materiāls laika gaitā neizkristalizētos. Jo stabilāks stiklotās zāles, jo ilgāks narkotiku glabāšanas laiks.
"Ar stabilāku stiklu vai jauniem stikla veidojošiem materiāliem mēs varam pagarināt daudzu produktu kalpošanas laiku, tādējādi ietaupot resursus un ekonomiku," sacīja Kristians Mīlers.
“Ksinyuanperilēna maisījuma ar īpaši zemu trauslumu stiklojums” ir publicēts zinātniskajā žurnālā “Science Advances”.
Pasta laiks: Dec-06-2021