By Перламутр, опалесцентний матеріал, яким встелені зсередини деякі морські мушлі, є стійким і витривалим завдяки своїй структурі: він складається із крихких мінеральних уламків, що склеєні у шари губчастими білками. Тепер науковці використали той самий принцип для створення супервитривалого скляного композиту, який у майбутньому міг би використовуватися для виробництва майже незнищенних екранів смартфонів, автомобільних шиб та інших предметів, які зараз виготовляються з різних видів твердого скла – пише Софі Бушвік у журналі Scientific American.
Новий матеріал містить жорсткі скляні лусочки завтовшки менш як одна сота міліметра, що скріплені еластичним акрилом. “Коли ми поєднаємо ці два компоненти на взірець перламутру, то отримаємо продукт, що має найкращі характеристики обох”, – говорить Ален Ерлішер, біоінженер з Університету Макгілла та співавтор праці, що описує цей композит, опублікованої нещодавно в Science.
Як скло, так і акрил є прозорими, але світло проходить через кожен із цих матеріалів із різною швидкістю. Як наслідок, попередні спроби їх поєднання призводили до створення недостатньо прозорої речовини. Тоді дослідники змішали акрил із незначною кількістю вуглеводнів, завдяки чому він почав пропускати світло майже так, як скло.
Так було отримано не лише прозорий, але й на 400 % міцніший і на 650 % стійкіший до пошкоджень матеріал, ніж живиця, яку поміщають між двома шарами скла, що зараз використовується для автомобільних шиб. Ба більше, новий композит можна різати й прикручувати стандартними інструментами. Ерлішер порівнює спосіб, яким акрил поєднує скляні пластівці в багатошарову структуру, із муром, де в перемінний спосіб укладають ряди цегли: у новому матеріалі будь-яка тріщинка буде проходити змійкою вздовж покручених акрилових ланцюжків, отже, переламування вимагатиме надзвичайної сили. “Довівши до того, що імовірна тріщина змушена буде проходити довгою стежкою, пробиваючись крізь шари «заправки», ми отримали дуже-дуже витривалий матеріал”,– пояснює науковець.
Для утворення цих шарів дослідники застосували центрифугу. Використання такої простої техніки означає, що масштаб виробництва може бути значно більшим, ніж у випадку багатьох інших синтетичних матеріалів такого типу, каже Лара Естроф, матеріалознавиця з Корнелльського університету, яка не брала участі в цих дослідженнях. Легкість виробництва створює можливість для різноманітного застосування. Арун Варшнея, голова Saxon Glass Technologies, зазначає, що цей матеріал усе ще є менш прозорим, ніж скло, і більш схильним до подряпин. Однак він визнає, що захоплений таким сміливим кроком у правильному напрямку. Варшнея, який теж не брав участі в цих дослідженнях, підкреслює, що композит є витривалим по всій його величині, на відміну від хімічно зміцненого скла, що застосовується в таких продуктах, як екрани смартфонів (збільшена витривалість яких зводиться до тонкого поверхневого шару).
Ерлішер сподівається, що подальші праці покращать прозорість і стійкість до подряпин нового матеріалу і водночас збережуть його надзвичайну витривалість. “Неминучим є компроміс між прозорістю і витривалістю, витривалістю і жорсткістю, а також стійкістю до тріщин і жорсткістю, – каже він. – А в цьому, що ми тут створили, маємо просто оптимальну рівновагу між усіма тими характеристиками”.
