Fremgangsmåde til at gøre duktilt glas opdaget

Hvis du nogensinde har tabt din smartphone på et betongulv, du kender den frygtede følelse, når du vender den om for at se, hvor hårdt skærmen er revnet - men den stress kan snart være fortid. Forskere ved Rensselaer Polytechnic Institute har opdaget en måde at gøre glas mindre skørt og mindre tilbøjelige til at gå i stykker.

Deres resultater, ledet af Yunfeng Shi, en lektor i materialevidenskab og teknik ved Rensselaer, blev for nylig offentliggjort i Nano Lett .

Glasset, der i øjeblikket bruges på mange smartphones, tilhører oxidglasfamilien, hvor siliciumatomer generelt binder til fire oxygenatomer. Den type bindingsarrangement skaber et stift glasnetværk, der ikke tillader plastisk deformation. Så, når der påføres betydelig ekstern stress - som det er, når en telefon tabes på et hårdt gulv - knækker glasset.

Hvad Shi og hans kolleger fandt gennem molekylære simuleringer var, at silicaglas, fremstillet ved at komprimere silica nanopartikler sammen, kan strækkes op til 100 procent uden at gå i stykker. De opdagede også, at den forbedrede duktilitet opstår, når silicium bindes med fem oxygenatomer i stedet for fire, sagde Shi. Dette er kendt som femdobbelt silicium, og det er i stand til at forskyde flow under stress.

"Kompressionen ændrer faktisk materialets struktur, " sagde Shi.

Denne forbedrede plasticitet gør det muligt for glasset at modstå mere belastning uden at gå i stykker. Ud over vores telefoner, potentialet i dette fund strækker sig til adskillige applikationer.

"Dette glas er faktisk lige så stift som stål. Så, hvis glasset kan hærdes tilstrækkeligt, det kan erstatte stål, "Sagde Shi." Vores hellige gral er at lave et gennemsigtigt strukturmateriale. "

Denne opdagelse blev gjort ved molekylære simuleringer. Nu, Shi sagde, næste trin er at teste det i laboratoriet.

Yanming Zhang, en kandidatstuderende ved Institut for Materialevidenskab og Teknik, er den første forfatter på dette papir. Arbejdet er udført i samarbejde med Liping Huang, professor i materialevidenskab og teknik.