Nema više napuklih ekrana: Naučnici otkrili tajnu jačeg i otpornijeg stakla

Istraživanje na Univerzitetu Tohoku otkriva kako kretanje atoma u staklu ekrana smanjuje stres, što bi moglo dovesti do jačih materijala otpornih na lomljenje, sa širokom primenom u industriji.

Nova otkrića istraživača sa Univerziteta Tohoku nude uvid u to kako staklo može postati otpornije na lomljenje, otvarajući mogućnost za izradu materijala visoke izdržljivosti. Ovo revolucionarno otkriće ima široku primenu u industriji stakla.

Detalji istraživanja objavljeni su u časopisu Acta Materialia 2. decembra 2024.

“Staklo je snažno, ali sklono lomljenju kada stres premaši njegovu toleranciju. Međutim, zanimljivo je da kretanje atoma i molekula unutar stakla može smanjiti unutrašnji stres, čineći ga otpornijim na lomljenje,” objašnjava Makina Saito, vanredni profesor na Fakultetu nauka Univerziteta Tohoku. “Iako znamo da neki atomi ‘skaču’ u obližnje praznine, kako ovaj proces ublažava stres dugo je bila misterija.”

Saito i njegov tim, u saradnji sa istraživačima sa Univerziteta Kjoto, Univerziteta Šimane, Nacionalnog instituta za nauku o materijalima i Japanskog instituta za istraživanje sinhronog zračenja, otkrili su dosad nepoznat mehanizam relaksacije stresa u jonskom staklu, modelu staklenih materijala.

Tohoku univerzitet

Njihovo istraživanje koristilo je najsavremenije eksperimente sa sinhronim zračenjem i kompjuterske simulacije kako bi posmatrali kretanje atoma u staklu na vremenskim skalama od nanosekundi do mikrosekundi.

Tim je otkrio da kada pojedini atomi u staklu “skoče” u obližnje praznine, okolne grupe atoma se postepeno pomeraju zajedno kako bi popunile prazninu. Ova međusobna igra atomskih skokova i kolektivnog kretanja smanjuje unutrašnji stres, štiteći staklo od lomljenja pod spoljnim pritiskom.

“Naši rezultati imaju dalekosežne implikacije za industrije poput potrošačke elektronike, građevinarstva i automobilske industrije, gde je neophodno koristiti staklo otporno na lomljenje,” dodaje Saito.

Istraživački tim planira da ispita da li slični atomski mehanizmi funkcionišu i u drugim vrstama stakala. Njihov krajnji cilj je uspostavljanje univerzalnih smernica za dizajn stakla sa superiornom otpornošću na udarce, što bi moglo revolucionisati primenu materijala visoke izdržljivosti.