受贝壳内层启发的强化玻璃材料,有望应用更不易碎的手机屏幕



玻璃非常耐用,是现代世界用途最广泛的材料之一,缺点是受力易脆断。加拿大麦基尔大学团队最近受贝壳启发,开发出一种更坚硬但同时能维持优良透明度的新型玻璃复合材料,比普通玻璃坚固 3 倍、抗断裂性也高 5 倍以上。

这种新玻璃材料不会因为撞击就破碎,反而具有塑胶的弹性特质,可应用于未来更强固的手机屏幕。

玻璃是种透明、不透气且具一定硬度的材料,但受力时容易脆裂,虽然现在有钢化和层压技术可制造强化玻璃,但背后成本高昂,且一旦表面完全损坏就失去保护作用,直到现在,玻璃仍只能在高强度、韧性和透明度间取舍。

不过大自然本身就是设计大师,如麦基尔大学生物工程学家 Allen Ehrlicher 便从珍珠母(nacre)汲取灵感,透过模仿珍珠母结构制造出新型玻璃(丙烯酸复合材料),使其有坚硬材料的刚性与柔软材料的耐用性。

珍珠母是软体动物产生的一种有机/无机混合物,通常为软体动物贝壳的内层物质,由平行排列的六角形霰石小板(一种碳酸钙)构成,霰石小板再由许多具弹性的高分子聚合物(如蟹壳质、丝蛋白)隔开。归功于霰石小板的砖块状结构排列,可使珍珠母达到几乎和硅一样的硬度。

在参考珍珠母的结构后,团队一开始制造出坚固但不透明的材料,为了透光,研究人员调整了压克力折射率,最后成功制出透明兼顾的玻璃复合材料,硬度比普通玻璃坚固 3 倍,抗断裂性则高至少 5 倍。

研究人员表示,新材料可为智能手机或其他显示器更坚固的屏幕。团队接下来将尝试改变新材料的颜色、导电性和其他特性,以开发更多用途。

新论文发表在《科学》(Science)期刊。

  • Seashell-inspired glass promises shatterproof smartphone screens
  • Unbreakable glass inspired by seashells

(首图来源:Pi-Lens/麦基尔大学)

2021-09-29 22:01:00
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