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未来手机屏不怕碎!贝壳仿生玻璃坚不可摧

   日期:2021-10-12     来源:科技日报    浏览:266    评论:0    
核心提示:据每日科学网站10日消息,加拿大麦吉尔大学科学家受软体动物贝壳的启发,开发出了更加坚固的玻璃。被撞击时,这种玻璃不会破碎,而是像塑料一般具有韧性,未来或具有广泛应用前景,比如改善手机屏幕等。
     据每日科学网站10日消息,加拿大麦吉尔大学科学家受软体动物贝壳的启发,开发出了更加坚固的玻璃。被撞击时,这种玻璃不会破碎,而是像塑料一般具有韧性,未来或具有广泛应用前景,比如改善手机屏幕等。

被冲上岸的闪闪发光的鲍鱼壳。 图片来源:加拿大麦吉尔大学官网

钢化、层压等技术可以强化玻璃,但成本高昂,一旦表面损坏就不再起作用。研究人员表示,在高强度、韧性和透明度之间做好权衡是制造新型材料的关键。

麦吉尔大学生物工程系副教授艾伦·欧利希从大自然中汲取灵感,创造了一种类似珍珠贝中的珍珠层一样的新型玻璃和丙烯酸复合材料。新材料不仅比普通玻璃坚固3倍,而且抗裂性也提高5倍以上。

“珍珠贝既有硬质材料的刚性,又有软质材料的耐久性,两者兼而有之。”欧利希解释说,“新材料由像粉笔一样的硬块组成,上面覆盖着具有高弹性的软蛋白质。这种结构可产生非凡的强度,使其比构成它的材料坚韧3000倍。”

研究人员用层层玻璃薄片和丙烯酸复制了珍珠贝的珍珠层,制造了一种非常坚固但不透明的材料,制造过程容易且成本低廉。接着,他们进一步使复合材料具有光学透明性。

​(A)玻璃复合材料(左侧没有折射率匹配,右侧有折射率匹配);(B)玻璃复合材料的微观结构;(C)红鲍贝壳珍珠层;(D)珍珠层的微观结构。 图片来源:加拿大麦吉尔大学官网

麦吉尔大学博士后研究员、研究论文主要作者阿里·阿米尼说:“通过调节丙烯酸的折射率,我们使其与玻璃无缝混合,形成真正透明的复合材料。”

下一步,他们计划结合智能技术来改进玻璃,使玻璃可以改变颜色、力学性质和导电性等。

据推测,柔性玻璃是罗马皇帝提比略·凯撒统治时期的一项失传的发明。根据罗马作家的记录,一位发明家将一个由这种材料制成的饮水碗呈给皇帝,当试图打破碗以测试其硬度时,它只是凹陷了下去,而没有破碎。在发明家发誓他是唯一知道如何生产这种材料的人之后,提比略把这个人处死了,因为他担心这种可能更值钱的玻璃会让金银贬值。

欧利希说:“当我想到提比略的故事时,我很高兴我们的材料创新带来的是‘新生’而非‘幻灭’。”

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标签: 复合材料
 
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