15. oktobra, istraživači sa Tehnološkog univerziteta Chalmers u Švedskoj uspješno su kreirali novu vrstu ultra-stabilnog i izdržljivog stakla s potencijalnom primjenom uključujući medicinu, napredne digitalne ekrane i tehnologiju solarnih ćelija. Studija je pokazala da kako pomiješati više molekula (do osam u isto vrijeme) može se proizvesti materijal koji djeluje jednako dobro kao i najbolji agensi za formiranje stakla koji su trenutno poznati.
Staklo, takođe poznato kao "amorfna čvrsta supstanca", je materijal bez dugotrajne uređene strukture - ne formira kristale. S druge strane, kristalni materijali su materijali s visoko uređenim uzorcima koji se ponavljaju.
Materijal koji u svakodnevnom životu obično nazivamo „staklom“ uglavnom je baziran na silicijum dioksidu, ali staklo može biti napravljeno od mnogo različitih materijala. Stoga su istraživači uvijek zainteresirani za pronalaženje novih načina da potaknu različite materijale da formiraju ovo amorfno stanje, što može dovesti do razvoja novih stakala s poboljšanim svojstvima i novih primjena. Novo istraživanje nedavno objavljeno u naučnom časopisu “Science Advances” predstavlja važan korak naprijed za istraživanje.
Sada, jednostavnim miješanjem mnogo različitih molekula, odjednom smo otvorili potencijal za stvaranje novih i boljih staklenih materijala. Oni koji proučavaju organske molekule znaju da korištenje mješavine dva ili tri različita molekula može pomoći u formiranju stakla, ali malo tko može očekivati da će dodavanjem više molekula postići tako odlične rezultate”, predvodio je istraživački tim. Profesor Christian Müller sa Odsjeka za hemiju i hemijsko inženjerstvo Univerziteta Ulms rekao je.
Najbolji rezultati za bilo koji materijal za formiranje stakla
Kada se tečnost ohladi bez kristalizacije, formira se staklo, proces koji se naziva vitrifikacija. Upotreba mješavine dva ili tri molekula za promicanje stvaranja stakla je zreo koncept. Međutim, malo pažnje je posvećeno efektu miješanja velikog broja molekula na sposobnost stvaranja stakla.
Istraživači su testirali mješavinu od čak osam različitih molekula perilena, koji sami imaju visoku krhkost - ova karakteristika je povezana s lakoćom kojom materijal formira staklo. Ali miješanje mnogih molekula zajedno dovodi do značajnog smanjenja krhkosti i formira vrlo jak staklo sa ultra-niskom lomljivošću.
“Krtost stakla koje smo napravili u našem istraživanju je vrlo niska, što predstavlja najbolju sposobnost stvaranja stakla. Izmjerili smo ne samo bilo koji organski materijal već i polimere i neorganske materijale (kao što je masivno metalno staklo). Rezultati su čak i bolji od običnog stakla. Sposobnost prozorskog stakla da formira staklo je jedan od najboljih proizvođača stakla koje poznajemo,” rekla je Sandra Hultmark, doktorant na Odsjeku za hemiju i hemijsko inženjerstvo i glavni autor studije.
Produžite životni vijek proizvoda i uštedite resurse
Važne aplikacije za stabilnije organsko staklo su tehnologije prikaza kao što su OLED ekrani i tehnologije obnovljive energije kao što su organske solarne ćelije.
“OLED se sastoje od staklenih slojeva organskih molekula koji emituju svjetlost. Ako su stabilniji, to može povećati izdržljivost OLED-a i na kraju izdržljivost ekrana,” objasnila je Sandra Hultmark.
Još jedna aplikacija koja može imati koristi od stabilnijeg stakla su lijekovi. Amorfni lijekovi se brže otapaju, što pomaže da se aktivni sastojak brzo apsorbira kada se proguta. Stoga mnogi lijekovi koriste oblike lijekova koji formiraju staklo. Za lijekove je od vitalnog značaja da staklasto tijelo ne kristalizira s vremenom. Što je staklasta droga stabilnija, to je duži rok trajanja lijeka.
„Sa stabilnijim staklom ili novim materijalima za formiranje stakla, možemo produžiti vijek trajanja velikog broja proizvoda, štedeći na taj način resurse i ekonomičnost“, rekao je Christian Müller.
“Vitrifikacija mješavine Xinyuanperilena s ultra-niskom krhkošću” objavljena je u naučnom časopisu “Science Advances”.
Vrijeme objave: 06.12.2021