FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь 2020
176 городов
September – November 2020
312 cities
09-11 октября 2020
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
ноябрь-декабрь 2018
МВДЦ «Сибирь»,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»
21-22 сентября 2018 года
ВКК "Белэкспоцентр"
9-10 ноября 2018 года
Мурманский областной Дворец Культуры
21-22 сентября 2019 года
22-23 октября 2019 года
29-30 ноября 2019 года
7-8 сентября 2019 года
27-29 сентября 2019 года
4-5 октября 2019 года
10-12 октября 2019 года

Физики получили пластичное стекло

Ученые создали тонкие пленки из стеклообразного оксида алюминия, которые можно растягивать, сжимать и изгибать без появления трещин при комнатной температуре. Эти свойства позволяют создавать нехрупкие неорганические стекла, но технологии производства крупномасштабных изделий из этого материала пока не существует, пишут авторы в журнале Science.

Стекло — это аморфное твердое тело, то есть не обладающее кристаллической структурой. Множество веществ может формировать материалы с такой структурой, но наиболее распространенным вариантом являются стекла на основе оксида кремния. Такие стекла характеризуются прозрачностью и твердостью, но также хрупкостью, то есть неспособностью деформироваться без появления трещин.

Свойства стекла, в особенности его термическая и химическая стойкость, обеспечили ему большое количество применений. Однако во многих случаях хрупкость становится проблемой: например, из-за нее трескаются экраны смартфонов. Исследователи постоянно пытаются улучшить показатели стекол, но пока что они далеки от предсказываемых теорией.

Причина заключается в микроскопическом строении стекла — оно выглядит как неупорядоченное распределение атомов кремния и кислорода с небольшими пустотами, играющими роль дефектов. Если механическая энергия при оказании воздействия не расходуется на обратимую эластичную или необратимую пластическую деформацию, то она будет накапливаться около дефектов. В обычном стекле атомы не могут смещаться, разрывая старые и образуя новые связи с другими, на что расходуется энергия, поэтому в результате возникает трещина и стекло раскалывается.

Ученые под руководством Эркки Фракенберга (Erkka Frankberg) из Университета Тампере в Финляндии исследовали тонкие стеклянные пленки, состоящие из оксида алюминия Al2O3. Оказалось, что такой материал способен пластично растягиваться и сжиматься без образования трещин, если в нем изначально отсутствовали дефекты. Исследователи сравнивают поведение полученного вещества с металлами, на которые обычное стекло не похоже.

Авторы получали новое стекло посредством импульсного лазерного напыления, то есть испарения исходного кристаллического вещества с последующим осаждением на подложке. В результате получались пленки толщиной в 60 нанометров и около двух микрон в длину, которые оказались прозрачными подобно обычному стеклу, но намного менее хрупкими. В частности, их можно было растягивать на 8 процентов, сжимать в два раза и изгибать. Эти изменения были пластическими, то есть материал не принимал исходную форму после снятия внешнего воздействия.

 

Результаты симуляций (голубые) и экспериментов (оранжевые) по растяжению стеклообразного оксида алюминия. График показывает зависимость растягивающего натяжения от относительного удлинения. Врезы показывают состояние образца до (слева) и после (справа) опыта. Отмечено значимое увеличение длины, сохранившееся и после разрыва.

E. Frankberg et al. / Science, 2019

 

Для прояснения причины таких свойств ученые исследовали полученные образцы при помощи электронного микроскопа. Созданная на основе полученных данных компьютерная модель показала, что в первую очередь за это была ответственна бездефектная структура с плотной упаковкой атомов. Также в таком стекле атомы могли смещаться при внешнем воздействии.

Ученые отмечают, что результаты демонстрируют возможность использования пластичных стеклянных пленок из оксида алюминия уже сегодня. Например, подобные изделия могут пригодиться в производстве аккумуляторов и электроники. Потенциально могут быть и другие применения, но для этого необходимо научиться создавать крупные изделия с нужными свойствами, а такого способа авторы пока предложить не могут.

Ранее ученым удалось сделать стекло еще более прозрачным при помощи нанотекстур, превратить падающие стеклянные частицы во всесторонний экран и создать нейросеть из стекла на основе рассеяния света.

Источник: https://nplus1.ru/news/2019/11/18/ductile-glass

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Другие статьи в этой рубрике

Новости в фейсбук

Случайные статьи

Криптоанархизм

Материаловеды из МГУ предложили модель, предсказывающую свойства гибридных перовскитов

Успешно испытан метод, позволяющий снизить применение пестицидов в сельском хозяйстве

Сверхпроводники из МГУ двигают науку вперед

Международной группе исследователей удалось впервые продемонстрировать, что распределение кислородных дефектов у сверхпроводящих купратов не является случайным, а показывает некое коррелированное п

МЕГАнаука

В 60-ых годах в поселке Протвино был построен ускоритель.