15. októbra vedci z Chalmers University of Technology vo Švédsku úspešne vytvorili nový typ ultrastabilného a odolného skla s potenciálnymi aplikáciami vrátane medicíny, pokročilých digitálnych obrazoviek a technológie solárnych článkov.Štúdia ukázala, že ako zmiešať viacero molekúl (až osem naraz) môže produkovať materiál, ktorý funguje rovnako dobre ako najlepšie v súčasnosti známe činidlá na tvarovanie skla.
Sklo, tiež známe ako „amorfná pevná látka“, je materiál bez usporiadanej štruktúry na veľké vzdialenosti – netvorí kryštály.Na druhej strane, kryštalické materiály sú materiály s vysoko usporiadanými a opakujúcimi sa vzormi.
Materiál, ktorý v každodennom živote zvyčajne nazývame „sklo“, je väčšinou založený na oxide kremičitom, ale sklo môže byť vyrobené z mnohých rôznych materiálov.Preto sa výskumníci vždy zaujímajú o hľadanie nových spôsobov, ako podporiť rôzne materiály, aby vytvorili tento amorfný stav, čo môže viesť k vývoju nových skiel so zlepšenými vlastnosťami a novým aplikáciám.Nový výskum nedávno publikovaný vo vedeckom časopise „Science Advances“ predstavuje pre výskum dôležitý krok vpred.
Teraz, jednoduchým zmiešaním mnohých rôznych molekúl, sme zrazu otvorili potenciál vytvárať nové a lepšie sklenené materiály.Tí, ktorí študujú organické molekuly, vedia, že použitie zmesi dvoch alebo troch rôznych molekúl môže pomôcť pri tvorbe skla, no málokto môže očakávať, že pridaním ďalších molekúl sa dosiahnu také vynikajúce výsledky,“ viedol výskumný tím.Povedal to profesor Christian Müller z Katedry chémie a chemického inžinierstva Ulmskej univerzity.
Najlepšie výsledky pre akýkoľvek materiál na tvarovanie skla
Keď sa kvapalina ochladí bez kryštalizácie, vytvorí sa sklo, proces nazývaný vitrifikácia.Použitie zmesi dvoch alebo troch molekúl na podporu tvorby skla je vyspelý koncept.Vplyvom zmiešania veľkého množstva molekúl na schopnosť vytvárať sklo sa však venovala malá pozornosť.
Výskumníci testovali zmes až ôsmich rôznych molekúl perylénu, ktoré samotné majú vysokú krehkosť – táto vlastnosť súvisí s ľahkosťou, s akou materiál tvorí sklo.Ale zmiešanie mnohých molekúl dohromady vedie k výraznému zníženiu krehkosti a vytvára veľmi silnú sklovitú formu s ultra nízkou krehkosťou.
„Krehkosť skla, ktoré sme vyrobili v našom výskume, je veľmi nízka, čo predstavuje najlepšiu schopnosť tvarovania skla.Merali sme nielen akýkoľvek organický materiál, ale aj polyméry a anorganické materiály (ako je objemové kovové sklo).Výsledky sú ešte lepšie ako pri bežnom skle.Schopnosť okenného skla tvarovať sklo je jedným z najlepších formovačov skla, aké poznáme,“ povedala Sandra Hultmarková, doktorandka na Katedre chémie a chemického inžinierstva a hlavná autorka štúdie.
Predĺžte životnosť produktu a šetrite zdroje
Dôležitými aplikáciami pre stabilnejšie organické sklo sú zobrazovacie technológie, ako sú obrazovky OLED a technológie obnoviteľnej energie, ako sú organické solárne články.
„OLED sa skladajú zo sklenených vrstiev organických molekúl vyžarujúcich svetlo.Ak budú stabilnejšie, môže to zvýšiť odolnosť OLED a v konečnom dôsledku aj odolnosť displeja,“ vysvetlila Sandra Hultmark.
Ďalšou aplikáciou, ktorej môže prospieť stabilnejšie sklo, sú lieky.Amorfné liečivá sa rozpúšťajú rýchlejšie, čo napomáha rýchlej absorpcii účinnej látky pri požití.Preto mnohé lieky využívajú liekové formy tvoriace sklo.Pri liekoch je životne dôležité, aby sklovcový materiál časom nekryštalizoval.Čím je sklovitá droga stabilnejšia, tým je trvanlivosť drogy dlhšia.
„So stabilnejším sklom alebo novými materiálmi na tvarovanie skla môžeme predĺžiť životnosť veľkého množstva produktov, čím šetríme zdroje a hospodárnosť,“ povedal Christian Müller.
„Vitrifikácia zmesi Xinyuanperylénu s ultranízkou krehkosťou“ bola publikovaná vo vedeckom časopise „Science Advances“.
Čas odoslania: 06. december 2021