Инженеры-механики разработали технологию закаливания стекла наночастицами карбида кремния, которые укрепляют его атомную структуру и препятствуют распространению трещин. Полученный продукт, как минимум в пять раз прочнее любого доступного в настоящее время стекла.
Показатель ударной вязкости материала отражает его способность поглощать энергию и деформироваться без разрушения. Хотя существуют различные способы внешней обработки для усиления стекла и керамики, но при этом сами материалы остаются хрупкими, поскольку сохраняются их жесткие химические связи.
Поэтому исследователи из Калифорнийского университета решили придать стеклу свойства атомной структуры металлов, которая амортизирует удары. Из-за чего они деформируются, а не трескаются.
Для этого они добавили наночастицы карбида кремния в расплавленное стекло при температуре около 1650 °C, чтобы обеспечить их равномерное распределение. После затвердевания материала, внедренные частицы препятствуют образованию трещин.
При появлении разлома они разветвляют его на крошечные сети, вместо того, чтобы позволить идти по прямой траектории. Это позволяет стеклу поглощать значительно больше энергии от разрушения, прежде чем будет нанесен значительный ущерб.
Поскольку процесс запекания порошка под давлением с последующим охлаждением является стандартной технологией промышленного изготовления стекла, то его можно достаточно просто внедрить в производство. Команда говорит, что разработанная методика подходит и для создания более жесткой керамики.
Полученные в ходе эксперимента стеклянные блоки имели белый оттенок, но, по словам материаловедов, процесс может быть адаптирован для изготовления полностью прозрачного материала.
Недавно исследователи сообщили о разработке нового композитное стекла, которое в 24 раз прочнее обычного, а также способно изгибаться под давлением.
текст: Илья Бауэр, фото: UCLA