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灵感源于贝壳!科学家发明打不碎的玻璃

(A)玻璃复合材料(左为无折射率匹配);(B)玻璃复合材料的微观结构;(C)红鲍壳珍珠层;(D)珍珠层的微观结构。

phys.org网站当地时间9月28日报道,加拿大麦吉尔大学的科学家受软体动物外壳内层的启发,开发出了一种更加坚固的玻璃。这种新材料具有塑料般的弹性,不会因冲击而粉碎,或可用于改善下一代手机的屏幕。相关研究成果刊登在《科学》杂志中。

虽然钢化和层压等技术能够强化玻璃性能,但成本比较高昂,并且用这类工艺处理过的玻璃一旦表面受损就会失效。麦吉尔大学生物工程副教授AllenEhrlicher说:“对玻璃材料而言,强度、韧性和透明度之间存在微妙的平衡关系。我们设计的新材料的强度和抗裂性,分别是普通玻璃的三倍和五倍左右。”

Ehrlicher通过模仿珍珠质,设计了一种玻璃-丙烯酸复合材料。他说:“大自然是最伟大的设计师。令人惊讶的是,珍珠质兼具硬质材料的刚性和柔性材料的耐久性。这种软硬搭配的神奇结构所产生的非凡强度,是其本体材料强度的3000倍。”

Ehrlicher团队用玻璃薄片和丙烯酸层复制了珍珠层结构,制造出了一种非常坚固但不透明的复合材料。这种材料易于生产,成本也不高。随后,他们继续调整工艺,制造出了透明的复合材料。博士后研究员AliAmini说:“通过调整丙烯酸层的折射率,我们使它与玻璃无缝融合,形成一种真正透明的复合材料。下一步,我们计划整合智能技术,改进材料的颜色、力学和导电性等属性。”

据传,柔性玻璃是罗马恺撒大帝统治时期的一项失传发明。据罗马作家GaiusPlinius Secundus和Petronius记载,发明者将柔性玻璃制成的碗敬献给恺撒大帝时,恺撒大帝惊讶地发现这个碗竟然无法打碎。在发明者发誓,自己是唯一知道该材料的制造方法的人之后,恺撒立刻处决了他,因为担心这种打不碎的玻璃会让金银贬值。

Ehrlicher打趣说:“当想到恺撒的故事时,我很庆幸我们的发现能够公诸于世,而不是招来杀身之祸。”

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编译:雷鑫宇 审稿:西莫 责编:陈之涵

期刊来源:《科学》

期刊编号:0036-8075

原文链接:https://phys.org/news/2021-09-unbreakable-glass-seashells.html

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