Исследователи добиваются увеличения прочности стекла
Ученые расположенного в городе Мэдисоне Висконсинского университета разработали новую технологию, с помощью которой можно изготавливать стекло с более высокими показателями прочности и стабильности, чем у стекла, производимого традиционными методами. Как прокомментировал возглавляющий группу разработчиков профессор химии Висконсинского университета Марк Эдигер, на молекулярном уровне большинство твердых материалов можно описать как хрусталь или стекло. Разница состоит в степени внутренней организации составляющих их молекул. Как беспорядок может быть организованным или хаотичным, так и уровни молекулярной неупорядоченности различаются для разного типа стекла. Стекло, состоящее из упорядоченных молекул, является более стабильным и прочным, тогда как стекло с бессистемной молекулярной структурой менее стабильно и со временем может разрушаться.
Традиционные виды стекла имеют относительно беспорядочную молекулярную структуру, и из-за того, каким образом они изготовлены, нестабильны на уровне молекул. Компоненты стекла поначалу расплавляют, затем охлаждают и дают застыть. Обычно стекло полностью застывает сразу, и молекулы, из которых стекло состоит, не могут свободно перемещаться, и, таким образом, остаются в беспорядке. Профессор Эдигер и его команда разработали технологию, которая дает молекулам возможность выстроиться более упорядоченно. При этом стекло создается слой за слоем, методом так называемого вакуумного напыления. Стекло разогревается до точки испаряемости и конденсируется на холодной поверхности, на которой получаемый пар образует особо тонкую жидкую пленку. При постепенном нанесении слоев на поверхность, молекулы каждой слоевой пластины перед затвердеванием выстраиваются более упорядоченно. Хотя полученное в результате стекло не достигает структурной точности хрусталя, оно является более плотным по структуре и гораздо более прочным, чем обычное стекло.
По оценке профессора Эдигера, если производить более стабильное стекло по традиционной технологии, процесс займет не менее 10.000 лет, так как жидкое стекло должно охлаждаться чрезвычайно медленно. С использованием нового метода вакуумного напыления это занимает около часа.
Специалисты Висконсинского университета пока не считают возможным использование этой технологии для производства крупных деталей, например, оконного стекла. Технология особо тонкослойного напыления лучше всего подходит для изготовления тонких пленок и малых деталей.
Традиционные виды стекла имеют относительно беспорядочную молекулярную структуру, и из-за того, каким образом они изготовлены, нестабильны на уровне молекул. Компоненты стекла поначалу расплавляют, затем охлаждают и дают застыть. Обычно стекло полностью застывает сразу, и молекулы, из которых стекло состоит, не могут свободно перемещаться, и, таким образом, остаются в беспорядке. Профессор Эдигер и его команда разработали технологию, которая дает молекулам возможность выстроиться более упорядоченно. При этом стекло создается слой за слоем, методом так называемого вакуумного напыления. Стекло разогревается до точки испаряемости и конденсируется на холодной поверхности, на которой получаемый пар образует особо тонкую жидкую пленку. При постепенном нанесении слоев на поверхность, молекулы каждой слоевой пластины перед затвердеванием выстраиваются более упорядоченно. Хотя полученное в результате стекло не достигает структурной точности хрусталя, оно является более плотным по структуре и гораздо более прочным, чем обычное стекло.
По оценке профессора Эдигера, если производить более стабильное стекло по традиционной технологии, процесс займет не менее 10.000 лет, так как жидкое стекло должно охлаждаться чрезвычайно медленно. С использованием нового метода вакуумного напыления это занимает около часа.
Специалисты Висконсинского университета пока не считают возможным использование этой технологии для производства крупных деталей, например, оконного стекла. Технология особо тонкослойного напыления лучше всего подходит для изготовления тонких пленок и малых деталей.
