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【CNMO新聞】近日，CNMO從外媒獲悉，有研究人員利用準(zhǔn)晶化技術(shù)開(kāi)發(fā)出了一種韌性明顯更高的氧化物玻璃，為未來(lái)生產(chǎn)更耐用、更耐損壞的玻璃產(chǎn)品（如手機(jī)玻璃）鋪平了道路。不少網(wǎng)友看完后表示很期待，“手機(jī)再也不怕摔了。”
手機(jī)玻璃
外媒稱，科學(xué)家們生產(chǎn)出了一種具有前所未有的韌性的氧化物玻璃。在高壓和高溫下，他們成功地使鋁硅酸鹽玻璃準(zhǔn)晶化：由此產(chǎn)生的晶體狀結(jié)構(gòu)使玻璃能夠承受非常高的應(yīng)力，并在環(huán)境條件下保持不變。因此，準(zhǔn)晶化被證明是一種很有前景的生產(chǎn)超強(qiáng)抗碎玻璃的工藝。
在許多方面，玻璃對(duì)于現(xiàn)代技術(shù)來(lái)說(shuō)都是一種有吸引力的材料。然而，其固有的脆性使其容易出現(xiàn)裂紋和斷裂，限制了其潛在的應(yīng)用。
科學(xué)雜志《自然材料》中提出的新方法從氧化物玻璃開(kāi)始，氧化物玻璃具有相當(dāng)無(wú)序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，是商業(yè)上使用最廣泛的玻璃材料。以含有硅、鋁、硼和氧的鋁硅酸鹽為例，德國(guó)和中國(guó)的研究小組現(xiàn)已成功賦予其新的結(jié)構(gòu)。為此，他們?cè)诎萘_伊特大學(xué)巴伐利亞實(shí)驗(yàn)地球化學(xué)和地球物理 研究所（BGI）采用了高壓和高溫技術(shù)。
玻璃態(tài)（左）和準(zhǔn)晶態(tài)（右）鈣鋁榴石的模擬結(jié)構(gòu)
在10至15吉帕的壓力和1000℃左右的溫度下，硅、鋁、硼和氧原子聚集在一起形成晶體狀結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)被稱為“準(zhǔn)晶”，因?yàn)樗鼈兣c完全不規(guī)則的結(jié)構(gòu)不同，但它們并不接近晶體的清晰規(guī)則結(jié)構(gòu)。使用光譜技術(shù)和理論計(jì)算的實(shí)證分析清楚地表明了晶體結(jié)構(gòu)和非晶不規(guī)則性之間的這種中間狀態(tài)。
即使壓力和溫度降至正常環(huán)境條件后，鋁硅酸鹽玻璃中的副晶結(jié)構(gòu)仍然可以保留。具有這些結(jié)構(gòu)的玻璃的滲透導(dǎo)致玻璃的韌性比準(zhǔn)晶化之前高許多倍——數(shù)值高達(dá)1.99 ± 0.06 MPa (m)1/2。這是以前從未測(cè)量過(guò)的氧化物玻璃的韌性。同時(shí)，玻璃的透明度并沒(méi)有受到副晶結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重影響。
研究人員解釋了這種玻璃的非凡強(qiáng)化效果，因?yàn)閺耐獠孔饔迷诓Ａ系牧νǔ?huì)導(dǎo)致破裂或內(nèi)部裂紋，但現(xiàn)在主要針對(duì)的是準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)。它們?nèi)芙膺@些結(jié)構(gòu)的區(qū)域并將它們轉(zhuǎn)回?zé)o定形的隨機(jī)狀態(tài)。這樣，玻璃作為一個(gè)整體就獲得了更大的內(nèi)部可塑性，從而在受到這些更強(qiáng)的力時(shí)不會(huì)破裂或破裂。
BGI一名教授表示，準(zhǔn)晶化帶來(lái)的韌性增強(qiáng)表明，原子水平上的結(jié)構(gòu)變化會(huì)對(duì)氧化物玻璃的性能產(chǎn)生重大影響。在這個(gè)水平上，優(yōu)化玻璃作為一種遠(yuǎn)未耗盡的材料具有巨大的潛力。
責(zé)任編輯：Rex_28
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