Ruotsin Chalmersin teknillisen yliopiston tutkijat ovat 15. lokakuuta onnistuneesti luoneet uuden tyyppisen erittäin vakaata ja kestävää lasia mahdollisilla sovelluksilla, mukaan lukien lääketiede, edistyneet digitaaliset näytöt ja aurinkokennotekniikka. Tutkimus osoitti, että kuinka sekoittaa useita molekyylejä (enintään kahdeksan kerrallaan) voi tuottaa materiaalin, joka toimii yhtä hyvänä kuin parhaat lasinmuodostusaineet, jotka tunnetaan tällä hetkellä.
Lasi, joka tunnetaan myös nimellä "amorfinen kiinteä", on materiaali ilman pitkän kantaman järjestettyjä rakennetta-se ei muodosta kiteitä. Toisaalta kiteiset materiaalit ovat materiaaleja, joissa on erittäin tilatut ja toistuvat kuviot.
Materiaali, jota yleensä kutsumme “lasiksi” jokapäiväisessä elämässä, perustuu enimmäkseen piidioksidiin, mutta lasia voidaan valmistaa monista erilaisista materiaaleista. Siksi tutkijat ovat aina kiinnostuneita löytämään uusia tapoja rohkaista erilaisia materiaaleja tämän amorfisen tilan muodostamiseen, mikä voi johtaa uusien lasien kehittämiseen, joilla on parannettuja ominaisuuksia ja uusia sovelluksia. Äskettäin tieteellisessä lehdessä ”Science Advances” -lehdessä julkaistu uusi tutkimus edustaa tärkeätä askelta tutkimukselle.
Nyt sekoittamalla vain monia erilaisia molekyylejä avasimme yhtäkkiä potentiaalin luoda uusia ja parempia lasimateriaaleja. Orgaanisia molekyylejä tutkivat tietävät, että kahden tai kolmen erilaisen molekyylin seoksen käyttäminen voi auttaa muodostamaan lasia, mutta harvat voivat odottaa, että lisää molekyylien lisääminen saavuttaa tällaiset erinomaiset tulokset ”, tutkimusryhmä johti tutkimusta. Professori Christian Müller Ulms Universityn kemian ja kemian tekniikan laitokselta sanoi.
Parhaat tulokset jokaiselle lasimuotomateriaalille
Kun neste jäähtyy ilman kiteyttämistä, lasi muodostuu, prosessi, jota kutsutaan vitrifikaatioksi. Kahden tai kolmen molekyylin seoksen käyttö lasin muodostumisen edistämiseksi on kypsä käsite. Suuren määrän molekyylien sekoittaminen lasin muodostamiseen on kuitenkin saanut vähän huomiota.
Tutkijat testasivat seoksen jopa kahdeksan erilaista peryleenimolekyyliä, joilla yksin on korkea hauraus-tämä ominaisuus liittyy helppoon, jolla materiaali muodostaa lasin. Mutta monien molekyylien sekoittaminen toisiinsa johtaa huomattavaan haurauden vähentymiseen ja muodostaa entisen erittäin vahvan lasin, jolla on erittäin alhainen hauraus.
”Tutkimuksessamme tekemämme lasin hauraus on erittäin matala, mikä edustaa parasta lasinmuodostuskykyä. Olemme mitanneet ei vain orgaanista materiaalia, vaan myös polymeerejä ja epäorgaanisia materiaaleja (kuten irtotavaraa metallilasi). Tulokset ovat jopa parempia kuin tavallinen lasi. Ikkunalasin lasinmuodostuskyky on yksi parhaimmista tuntemistamme lasimuodoista ”, kertoi kemian ja kemian tekniikan laitoksen jatko -opiskelija Sandra Hultmark ja tutkimuksen johtava kirjoittaja.
Pidentää tuotteen käyttöikää ja säästä resursseja
Tärkeitä sovelluksia stabiilimmalle orgaaniselle lasille ovat näyttötekniikoita, kuten OLED -seuloja ja uusiutuvan energian tekniikkaa, kuten orgaanisia aurinkokennoja.
”OLEDS koostuu lasikerroksista, jotka ovat valoa emittoivia orgaanisia molekyylejä. Jos ne ovat vakaampia, se voi lisätä OLED: n kestävyyttä ja viime kädessä näytön kestävyyttä ”, Sandra Hultmark selitti.
Toinen sovellus, joka voi hyötyä vakaammasta lasista, on huumeet. Amorfiset lääkkeet liukenevat nopeammin, mikä auttaa imeytymään aktiivisen aineen nopeasti nautittuaan. Siksi monet lääkkeet hyödyntävät lasia muodostavia lääkemuotoja. Lääkkeille on elintärkeää, että lasimateriaali ei kiteytyy ajan myötä. Mitä vakaampi lasimainen lääke, sitä pidempi lääkkeen säilyvyys.
"Vakaammalla lasi- tai uusilla lasimuotoisilla materiaaleilla voimme pidentää suuren määrän tuotteita, säästää siten resursseja ja taloutta", Christian Müller sanoi.
”Xinyuanperyleen-seoksen vitrifikaatio erittäin pienellä hauraudella” on julkaistu tieteellisessä lehdessä ”Science Advances”.
Postin aika: DEC-06-2021