Новый вид ударостойкого стекла в 24 раз прочнее обычного

Исследователи разработали новое композитное стекло, которое в 2-3 раза лучше многослойного и закаленного сопротивляется ударам, а также способно изгибаться под давлением.

Прозрачность и прочность стекла делают его востребованным материалом в строительства, машиностроении, электронике, но из-за хрупкости оно является самым слабым элементом всей системы. Поэтому команда инженеров-механиков из Университета Макгилла изучали структуру и физику перламутра, который состоит из хрупких минеральных пластин, соединенных мягкими белками, но при этом очень жесткий и обеспечивает надежную защиту тела моллюсков, поглощая удары.

Для имитации органического материала команда использовали импульсный ультрафиолетовый лазер, с помощью которого на листах боросиликатного стекла толщиной 220 микрон вытравливались квадратные или гексагональные узоры. Далее гравированные пластины ламинировали тонкими слоями пластика, толщиной 125 микрон. Во время этого процесса листы стекла разделяются на отдельные плитки, каждая шириной от 1 до 4 мм. Слои выровняли и расположили так, чтобы конечный продукт имитировал трехмерную структуру перламутра, и скрепили их с помощью этиленвинилацетата.

В ходе испытаний нового композита было установлено, что его показатели ударостойкости в два-три раза выше, чем у закаленного или многослойного, и в 15-24 раза больше, чем у обычного стекла. При этом он лишь незначительно менее прозрачный, чем традиционное многослойное стекло.

Ученые отмечают, что «перламутровое» стекло на 10-15% менее жесткое, чем обычное, и-за чего оно может изгибаться под давлением. Для компенсации этого свойства можно добавить плоскую стеклянную пластину, что увеличит общую прочность до уровня 90% многослойного стекла.

В дальнейшем инженеры-механики хотят изготовить различные варианты композита, например, ультратонкие листы для сенсорных экранов, которые смогут деформироваться и восстанавливаться без повреждений структуры. Они также планируют попробовать создать композит волнистой формы или с микроскопически шероховатой поверхностью, что может улучшить его жесткость и другие качества.

Помимо стекла сейчас все чаще используют его различные заменители. Недавно исследователи разработали технологию производства прозрачных и легких полиэтиленовых пленок, которые по показателям прочности и упругости близки к алюминию.

Обновлено: 30.06.2019 — 12:17