מהו "המצוין" של הזכוכית החדשה-יציבה ועמידה החדשה

ב- 15 באוקטובר, חוקרים מאוניברסיטת חלמרס לטכנולוגיה בשבדיה יצרו בהצלחה סוג חדש של זכוכית אולטרה-יציבה ועמידה עם יישומים פוטנציאליים כולל רפואה, מסכים דיגיטליים מתקדמים וטכנולוגיית תאים סולאריים. המחקר הראה כי כיצד לערבב מולקולות מרובות (עד שמונה בכל פעם) יכול לייצר חומר שמתפקד טוב כמו סוכני גיבוש הזכוכית הטובים ביותר הידועים כיום.

זכוכית, הידועה גם בשם "מוצק אמורפי", היא חומר ללא מבנה מסודר לטווח ארוך-IT אינו יוצר גבישים. מצד שני, חומרים גבישיים הם חומרים עם דפוסים מסודרים וחוזרים מאוד.

החומר שאנו מכנים בדרך כלל "זכוכית" בחיי היומיום מבוסס בעיקר על סיליקה, אך זכוכית יכולה להיות עשויה מחומרים רבים ושונים. לפיכך, החוקרים מעוניינים תמיד למצוא דרכים חדשות לעודד חומרים שונים להקים מצב אמורפי זה, מה שעלול להוביל לפיתוח משקפיים חדשים עם נכסים משופרים ויישומים חדשים. המחקר החדש שפורסם לאחרונה בכתב העת Scientific "Science Advances" מייצג צעד חשוב קדימה למחקר.

כעת, פשוט לערבב מולקולות רבות ושונות, פתאום פתחנו את הפוטנציאל ליצור חומרי זכוכית חדשים וטובים יותר. אלה שלומדים מולקולות אורגניות יודעים ששימוש בתערובת של שתיים או שלוש מולקולות שונות יכול לעזור ליצור זכוכית, אך מעטים יכולים לצפות כי הוספת מולקולות נוספות תשיג תוצאות כה מצוינות ", הוביל צוות המחקר את המחקר. פרופסור כריסטיאן מולר מהמחלקה לכימיה והנדסה כימית של אוניברסיטת Ulms אמר.

התוצאות הטובות ביותר עבור כל חומר ליצירת זכוכית

כאשר הנוזל מתקרר ללא התגבשות, נוצר זכוכית, תהליך הנקרא vitrification. השימוש בתערובת של שניים או שלוש מולקולות לקידום היווצרות זכוכית הוא מושג בוגר. עם זאת, ההשפעה של ערבוב מספר גדול של מולקולות על היכולת ליצור זכוכית קיבלה מעט תשומת לב.

החוקרים בדקו תערובת של שמונה מולקולות פרילן שונות, אשר לבדם יש שבירה גבוהה-מאפיין זה קשור לקלות בה החומר יוצר זכוכית. אולם ערבוב מולקולות רבות יחד מוביל להפחתה משמעותית בשברירויות ויוצר זכוכית חזקה מאוד ראשונה עם שבירות נמוכה במיוחד.

"שבירות הזכוכית שיצרנו במחקר שלנו נמוכה מאוד, המייצגת את היכולת הטובה ביותר ליצירת זכוכית. מדדנו לא רק חומר אורגני אלא גם פולימרים וחומרים אורגניים (כמו זכוכית מתכתי בתפזורת). התוצאות אפילו טובות יותר מזכוכית רגילה. היכולת היוצרת זכוכית של זכוכית חלון היא אחת ממבצעי הזכוכית הטובים ביותר שאנו מכירים, "אמרה סנדרה הולטמרק, סטודנטית במחלקה לכימיה וכימיקלים והנדסה כימית והמחברת המובילה של המחקר.

להאריך את חיי המוצר ולחסוך משאבים

יישומים חשובים לזכוכית אורגנית יציבה יותר הם טכנולוגיות תצוגה כמו מסכי OLED וטכנולוגיות אנרגיה מתחדשת כמו תאים סולאריים אורגניים.

"OLEDs מורכבים משכבות זכוכית של מולקולות אורגניות פולטות אור. אם הם יציבים יותר, זה עשוי להגביר את עמידות ה- OLED ובסופו של דבר את עמידות התצוגה, "הסבירה סנדרה הולטמרק.

יישום נוסף שעשוי להפיק תועלת מזכוכית יציבה יותר הוא תרופות. תרופות אמורפיות מתמוססות מהר יותר, המסייעות לספוג במהירות את החומר הפעיל כאשר נבלע. לפיכך, תרופות רבות מנצלות צורות תרופתיות היוצרות זכוכית. עבור תרופות, חיוני שהחומר הזגוגי לא יתגבש לאורך זמן. ככל שהתרופה הזגוגית יציבה יותר, כך חיי המדף של התרופה ארוכים יותר.

"עם זכוכית יציבה יותר או חומרים חדשים ליצירת זכוכית, אנו יכולים להרחיב את חיי השירות של מספר גדול של מוצרים, ובכך לחסוך משאבים וכלכלה", אמר כריסטיאן מולר.

"התערובת של תערובת Xinyuanperylene עם שבירות נמוכה במיוחד" פורסמה בכתב העת Scientific "Science Advances".