Spalio 15 d. Švedijos Chalmerso technologijos universiteto mokslininkai sėkmingai sukūrė naujo tipo itin stabilų ir patvarų stiklą, kurį galima pritaikyti medicinoje, pažangiuose skaitmeniniuose ekranuose ir saulės elementų technologijoje. Tyrimas parodė, kad sumaišius kelias molekules (iki aštuonių vienu metu), galima gauti medžiagą, kurios veikimas yra toks pat geras, kaip ir geriausios šiuo metu žinomos stiklą formuojančios medžiagos.
Stiklas, taip pat žinomas kaip „amorfinė kieta medžiaga“, yra medžiaga, neturinti toli sutvarkytos struktūros – jis nesudaro kristalų. Kita vertus, kristalinės medžiagos yra medžiagos su labai tvarkingais ir pasikartojančiais raštais.
Medžiaga, kurią kasdieniniame gyvenime paprastai vadiname „stiklu“, daugiausia yra pagaminta iš silicio dioksido, tačiau stiklas gali būti pagamintas iš įvairių medžiagų. Todėl mokslininkai visada domisi naujų būdų, kaip paskatinti įvairias medžiagas sudaryti šią amorfinę būseną, o tai gali paskatinti naujų akinių su patobulintomis savybėmis ir naujų pritaikymų kūrimą. Naujas tyrimas, neseniai paskelbtas moksliniame žurnale „Science Advances“, yra svarbus žingsnis į priekį atliekant tyrimą.
Dabar, tiesiog sumaišę daugybę skirtingų molekulių, staiga atvėrėme galimybes kurti naujas ir geresnes stiklo medžiagas. Tie, kurie tyrinėja organines molekules, žino, kad naudojant dviejų ar trijų skirtingų molekulių mišinį gali susidaryti stiklas, tačiau tik nedaugelis gali tikėtis, kad pridėjus daugiau molekulių bus pasiekti tokie puikūs rezultatai“, – tyrimui vadovavo tyrėjų komanda. Pasak Ulmso universiteto Chemijos ir chemijos inžinerijos katedros profesorius Christian Müller.
Geriausi rezultatai naudojant bet kokią stiklą formuojančią medžiagą
Kai skystis atvėsta be kristalizacijos, susidaro stiklas, procesas vadinamas stiklinimu. Dviejų ar trijų molekulių mišinio naudojimas stiklo susidarymui skatinti yra brandi koncepcija. Tačiau didelio molekulių skaičiaus maišymo įtaka gebėjimui formuoti stiklą sulaukė mažai dėmesio.
Tyrėjai išbandė net aštuonių skirtingų perileno molekulių mišinį, kurie vieni turi didelį trapumą – ši savybė yra susijusi su lengvumu, kuriuo medžiaga formuoja stiklą. Tačiau sumaišius daug molekulių, labai sumažėja trapumas ir susidaro labai stiprus stiklo formuotojas, kurio trapumas yra labai mažas.
„Tyrimo metu pagaminto stiklo trapumas yra labai mažas, o tai rodo geriausias stiklo formavimo galimybes. Matavome ne tik bet kokias organines medžiagas, bet ir polimerus bei neorganines medžiagas (pvz., birų metalinį stiklą). Rezultatai netgi geresni nei įprasto stiklo. Langų stiklo gebėjimas formuoti stiklą yra vienas geriausių mums žinomų stiklo formuotojų“, – sakė Chemijos ir chemijos inžinerijos katedros doktorantė ir pagrindinė tyrimo autorė Sandra Hultmark.
Prailginkite gaminio tarnavimo laiką ir taupykite išteklius
Svarbios stabilesnio organinio stiklo panaudojimo galimybės yra ekrano technologijos, tokios kaip OLED ekranai, ir atsinaujinančios energijos technologijos, pvz., organinės saulės baterijos.
„OLED yra sudaryti iš šviesą skleidžiančių organinių molekulių stiklo sluoksnių. Jei jie yra stabilesni, tai gali padidinti OLED patvarumą ir galiausiai ekrano patvarumą“, – aiškino Sandra Hultmark.
Kita programa, kuriai gali būti naudingas stabilesnis stiklas, yra vaistai. Amorfiniai vaistai ištirpsta greičiau, o tai padeda greitai įsisavinti veikliąją medžiagą. Todėl daugelis vaistų naudoja stiklą formuojančias vaistų formas. Vaistams labai svarbu, kad stiklinė medžiaga laikui bėgant nesikristalizuotų. Kuo stabilesnis stiklinis vaistas, tuo ilgesnis vaisto galiojimo laikas.
„Naudodami stabilesnį stiklą arba naujas stiklą formuojančias medžiagas, galime pailginti daugelio gaminių tarnavimo laiką, taip taupydami išteklius ir taupydami ekonomiją“, – sakė Christianas Mülleris.
Moksliniame žurnale „Science Advances“ buvo paskelbtas „Xinyuanperylene mišinio sustiklinimas itin mažu trapumu“.
Paskelbimo laikas: 2021-06-06