神奇!有一种以贝壳为灵感的防震玻璃

作者:李彤馨/编译来源:蝌蚪五线谱发布时间:2020-02-20

研究人员基于珍珠母设计能够抵抗冲击的强复合玻璃。

尽管贝壳的外观很精致,但它却出奇地耐用。这种意想不到的耐久性来自于一种坚韧的、抗冲击的物质——珍珠母。

珍珠母是一种有机-无机复合材料,也赋予了贝壳独特的色彩。它由蛋白质与微小的碳酸钙片组成。它们像砖一样排列,这使得贝壳能有效地吸收冲击而不会破裂。

而现在,正如期刊《科学》中所描述的,麦吉尔大学的研究人员和工程师已经开发了一种基于珍珠母独特结构的新型防碎玻璃。

这是为了解决玻璃作为材料而言最明显的缺点:其固有的脆性和较差的抗冲击性。

麦吉尔大学机械工程师Francois Barthelat说道:“在汽车、建筑物或智能手机中,玻璃组件始终是整个系统中最薄弱和最脆弱的部分。”

在大自然的帮助下,容易破碎的窗户、屏幕和挡风玻璃都将成为过去。

在大约15年的发展历程里,研究人员通过使用脉冲紫外线激光束在硼硅酸盐玻璃片上蚀刻方形或六角形图案,制成了这种防碎玻璃。每块玻璃只有220微米厚,大约是人类头发平均宽度的2倍。这些蚀刻过的板材用薄薄的塑料层压制,然后被分割成单独的拼贴块,每个1~4毫米宽。

据研究人员称,他们发现新研发的类珍珠母玻璃比钢化或层化玻璃的抗冲击性高2~3倍,大约是普通玻璃的15~24倍。除此之外,这种玻璃还保持了高刚度、抗弯曲强度和表面硬度。研究人员还补充道,尽管类珍珠母玻璃有五层的厚度,但它之比传统的夹层玻璃只有一点不透明。

Barthelat表示,虽然玻璃科学家们会说,将强大的激光束射入一块玻璃会令玻璃产生缺陷,从而降低其强度,但他们研制的新玻璃证明,在某些情况下,似乎这种“削弱”反而使它更强了。

他还补充说,他们开发和制造的新型类珍珠母玻璃的方法相对简单且可扩展,这意味着可以以合理的成本用于工业规模制造。

诺丁汉大学的结构工程师Kyriaki Corinna Datsiou称,尽管对珍珠母的结构特性已经有了大量的研究,但Barthelat的研究是第一个围绕材料结构并成功地应用于夹层玻璃的。

Datsiou没有参加这项研究,而是为《科学》杂志撰写了一篇关于这项新研究的观点文章。

据Datsiou所说,这种新材料可能应用在包括汽车和建筑物的窗户和包层上,“在风暴期间、恐怖主义或是犯罪情景中,玻璃都有可能受到影响。”

Barthelat称,他和他的团队希望将来能生产出各种形式的类珍珠母玻璃,例如用于触摸屏的超薄屏幕或曲面屏,这些玻璃将弯曲到“最大变性程度”,恢复后也不会损坏。


蝌蚪五线谱编译自naturalnews,译者李彤馨,转载须授权

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