Ruotsalaisen Chalmersin teknillisen yliopiston tutkijat loivat 15. lokakuuta onnistuneesti uudentyyppisen erittäin vakaan ja kestävän lasin, jolla on potentiaalisia sovelluksia, kuten lääketiede, edistyneet digitaaliset näytöt ja aurinkokennoteknologia. Tutkimus osoitti, että useiden molekyylien sekoittaminen (jopa kahdeksan kerrallaan) voi tuottaa materiaalia, joka toimii yhtä hyvin kuin parhaat tällä hetkellä tunnetut lasinmuodostusaineet.
Lasi, joka tunnetaan myös nimellä "amorfinen kiinteä aine", on materiaali, jolla ei ole pitkälle järjestettyä rakennetta - se ei muodosta kiteitä. Toisaalta kiteiset materiaalit ovat materiaaleja, joissa on erittäin järjestyneitä ja toistuvia kuvioita.
Materiaali, jota tavallisesti kutsumme "lasiksi" jokapäiväisessä elämässä, perustuu enimmäkseen piidioksidiin, mutta lasia voidaan valmistaa monista eri materiaaleista. Siksi tutkijat ovat aina kiinnostuneita löytämään uusia tapoja kannustaa erilaisia materiaaleja muodostamaan tätä amorfista tilaa, mikä voi johtaa uusien lasien kehittämiseen, joilla on parempia ominaisuuksia ja uusia sovelluksia. "Science Advances" -tieteellisessä lehdessä hiljattain julkaistu uusi tutkimus on tärkeä askel eteenpäin tutkimukselle.
Nyt yksinkertaisesti sekoittamalla monia erilaisia molekyylejä avasimme yhtäkkiä mahdollisuudet luoda uusia ja parempia lasimateriaaleja. Orgaanisia molekyylejä tutkivat tietävät, että kahden tai kolmen eri molekyylin seoksen käyttäminen voi auttaa muodostamaan lasia, mutta harvat voivat odottaa, että lisäämällä molekyylejä saadaan näin erinomaisia tuloksia, tutkimusryhmä johti. Professori Christian Müller Ulmsin yliopiston kemian ja kemiantekniikan laitokselta sanoi.
Parhaat tulokset mille tahansa lasinmuodostusmateriaalille
Kun neste jäähtyy ilman kiteytymistä, muodostuu lasia, jota kutsutaan lasittumisprosessiksi. Kahden tai kolmen molekyylin seoksen käyttö lasinmuodostuksen edistämiseksi on kypsä käsite. Suuren molekyylimäärän sekoittamisen vaikutus lasinmuodostuskykyyn on kuitenkin saanut vain vähän huomiota.
Tutkijat testasivat jopa kahdeksan eri peryleenimolekyylin seosta, joilla yksinään on korkea hauraus – tämä ominaisuus liittyy materiaalin lasinmuodostuksen helppouteen. Mutta monien molekyylien sekoittaminen yhteen johtaa haurauden huomattavaan vähenemiseen ja muodostaa erittäin vahvan lasinmuodostajan, jonka hauraus on erittäin alhainen.
”Tutkimuksessamme valmistamamme lasin hauraus on erittäin alhainen, mikä edustaa parasta lasinmuodostuskykyä. Olemme mitanneet orgaanisen materiaalin lisäksi myös polymeerejä ja epäorgaanisia materiaaleja (kuten bulkkimetallilasia). Tulokset ovat jopa tavallista lasia parempia. Ikkunalasin lasinmuovauskyky on yksi parhaista tuntemistamme lasinmuodostajista”, sanoi Sandra Hultmark, kemian ja kemiantekniikan laitoksen tohtoriopiskelija ja tutkimuksen johtava kirjoittaja.
Pidennä tuotteen käyttöikää ja säästä resursseja
Tärkeitä sovelluksia vakaammalle orgaaniselle lasille ovat näyttötekniikat, kuten OLED-näytöt, ja uusiutuvan energian teknologiat, kuten orgaaniset aurinkokennot.
"OLEDit koostuvat valoa emittoivien orgaanisten molekyylien lasikerroksista. Jos ne ovat vakaampia, se voi lisätä OLEDin kestävyyttä ja viime kädessä näytön kestävyyttä”, Sandra Hultmark selitti.
Toinen sovellus, joka voi hyötyä vakaammasta lasista, ovat lääkkeet. Amorfiset lääkkeet liukenevat nopeammin, mikä auttaa imeytymään nopeasti nieltynä. Siksi monet lääkkeet käyttävät lasia muodostavia lääkemuotoja. Lääkkeiden kannalta on elintärkeää, että lasimainen materiaali ei kiteydy ajan myötä. Mitä vakaampi lasimainen lääkeaine, sitä pidempi lääkkeen säilyvyysaika.
"Vakaamman lasin tai uusien lasinmuodostusmateriaalien avulla voimme pidentää useiden tuotteiden käyttöikää, mikä säästää resursseja ja taloudellisuutta", Christian Müller sanoi.
"Xinyuanperyleeniseoksen lasittaminen erittäin alhaisella hauraudella" on julkaistu tieteellisessä lehdessä "Science Advances".
Postitusaika: 06.12.2021