15. oktobra so raziskovalci na tehnološki univerzi Chalmers na Švedskem uspešno ustvarili novo vrsto ultra-stabilnega in trpežnega stekla s potencialnimi aplikacijami, vključno z medicino, naprednimi digitalnimi zasloni in tehnologijo sončnih celic. Študija je pokazala, da je mogoče z mešanjem več molekul (do osem naenkrat) proizvesti material, ki deluje tako dobro kot najboljša trenutno znana sredstva za oblikovanje stekla.
Steklo, znano tudi kot "amorfna trdna snov", je material brez dolgotrajne urejene strukture - ne tvori kristalov. Po drugi strani pa so kristalni materiali materiali z zelo urejenimi in ponavljajočimi se vzorci.
Material, ki ga v vsakdanjem življenju običajno imenujemo "steklo", večinoma temelji na kremenu, vendar je steklo lahko izdelano iz številnih različnih materialov. Zato so raziskovalci vedno zainteresirani za iskanje novih načinov za spodbujanje različnih materialov, da tvorijo to amorfno stanje, kar lahko privede do razvoja novih stekel z izboljšanimi lastnostmi in novimi aplikacijami. Nova raziskava, nedavno objavljena v znanstveni reviji "Science Advances", predstavlja pomemben korak naprej za raziskave.
Zdaj smo s preprostim mešanjem številnih različnih molekul nenadoma odprli potencial za ustvarjanje novih in boljših steklenih materialov. Tisti, ki preučujejo organske molekule, vedo, da lahko uporaba mešanice dveh ali treh različnih molekul pomaga pri oblikovanju stekla, a malokdo lahko pričakuje, da bo dodajanje več molekul doseglo tako odlične rezultate,« je raziskavo vodila raziskovalna skupina. Profesor Christian Müller z oddelka za kemijo in kemijsko tehnologijo univerze Ulms je dejal.
Najboljši rezultati za kateri koli material za oblikovanje stekla
Ko se tekočina ohladi brez kristalizacije, nastane steklo, proces, ki se imenuje vitrifikacija. Uporaba mešanice dveh ali treh molekul za spodbujanje tvorbe stekla je zrel koncept. Vendar je bil učinek mešanja velikega števila molekul na zmožnost oblikovanja stekla deležen le malo pozornosti.
Raziskovalci so testirali mešanico kar osmih različnih molekul perilena, ki imajo same visoko krhkost – ta lastnost je povezana z lahkoto, s katero material oblikuje steklo. Toda mešanje številnih molekul vodi do znatnega zmanjšanja krhkosti in tvori zelo močan oblikovalnik stekla z izjemno nizko krhkostjo.
»Krhkost stekla, ki smo ga naredili v naši raziskavi, je zelo nizka, kar predstavlja najboljšo sposobnost oblikovanja stekla. Merili nismo le vse organske materiale, ampak tudi polimere in anorganske materiale (kot je kovinsko steklo v razsutem stanju). Rezultati so celo boljši od navadnega stekla. Sposobnost oblikovanja stekla pri okenskem steklu je eden najboljših oblikovalcev stekla, kar jih poznamo,« je povedala Sandra Hultmark, doktorska študentka na oddelku za kemijo in kemijsko tehnologijo ter glavna avtorica študije.
Podaljšajte življenjsko dobo izdelka in prihranite vire
Pomembne aplikacije za bolj stabilno organsko steklo so zaslonske tehnologije, kot so zasloni OLED, in tehnologije obnovljivih virov energije, kot so organske sončne celice.
»OLED so sestavljeni iz steklenih plasti organskih molekul, ki oddajajo svetlobo. Če so bolj stabilni, se lahko poveča vzdržljivost OLED in na koncu tudi vzdržljivost zaslona,« je pojasnila Sandra Hultmark.
Druga uporaba, ki bi lahko imela koristi od stabilnejšega stekla, so zdravila. Amorfna zdravila se hitreje raztopijo, kar pripomore k hitri absorpciji učinkovine ob zaužitju. Zato veliko zdravil uporablja oblike zdravil, ki tvorijo steklo. Za zdravila je bistveno, da steklasti material sčasoma ne kristalizira. Bolj ko je steklasto zdravilo stabilno, daljši je rok uporabnosti zdravila.
»S stabilnejšim steklom ali novimi materiali za oblikovanje stekla lahko podaljšamo življenjsko dobo velikega števila izdelkov, s čimer prihranimo vire in ekonomijo,« je dejal Christian Müller.
V znanstveni reviji "Science Advances" je bila objavljena "Vitrifikacija mešanice Xinyuanperylene z ultra nizko krhkostjo".
Čas objave: 6. december 2021