15. oktober har forskere ved Chalmers tekniska högskola i Sverige med suksess skapt en ny type ultrastabilt og slitesterkt glass med potensielle bruksområder inkludert medisin, avanserte digitale skjermer og solcelleteknologi.Studien viste at hvordan man blander flere molekyler (opptil åtte om gangen) kan produsere et materiale som yter like bra som de beste glassdannende midlene som er kjent for øyeblikket.
Glass, også kjent som "amorft fast stoff", er et materiale uten en lang rekkevidde ordnet struktur - det danner ikke krystaller.På den annen side er krystallinske materialer materialer med høyt ordnede og repeterende mønstre.
Materialet vi vanligvis kaller "glass" i dagliglivet er for det meste basert på silika, men glass kan lages av mange forskjellige materialer.Derfor er forskere alltid interessert i å finne nye måter å oppmuntre forskjellige materialer til å danne denne amorfe tilstanden, noe som kan føre til utvikling av nye briller med forbedrede egenskaper og nye bruksområder.Den nye forskningen som nylig ble publisert i det vitenskapelige tidsskriftet "Science Advances" representerer et viktig skritt fremover for forskningen.
Nå, ved ganske enkelt å blande mange forskjellige molekyler, åpnet vi plutselig potensialet for å skape nye og bedre glassmaterialer.De som studerer organiske molekyler vet at bruk av en blanding av to eller tre forskjellige molekyler kan bidra til å danne glass, men få kan forvente at å tilsette flere molekyler vil gi så gode resultater,» ledet forskerteamet forskningen.Professor Christian Müller fra Institutt for kjemi og kjemiteknikk ved Ulms University sa.
Best resultat for ethvert glassdannende materiale
Når væsken avkjøles uten krystallisering, dannes glass, en prosess som kalles forglasning.Bruken av en blanding av to eller tre molekyler for å fremme glassdannelse er et modent konsept.Effekten av å blande et stort antall molekyler på evnen til å danne glass har imidlertid fått lite oppmerksomhet.
Forskerne testet en blanding av så mange som åtte forskjellige perylenmolekyler, som alene har høy sprøhet - denne egenskapen er relatert til hvor lett materialet danner glass.Men å blande mange molekyler sammen fører til en betydelig reduksjon i sprøhet og danner en veldig sterk glassdanner med ultralav sprøhet.
"Skjørheten til glasset vi laget i vår forskning er veldig lav, noe som representerer den beste glassdannende evnen.Vi har målt ikke bare organisk materiale, men også polymerer og uorganiske materialer (som bulk metallisk glass).Resultatene er enda bedre enn vanlig glass.Den glassdannende evnen til vindusglass er en av de beste glassformerne vi kjenner, sier Sandra Hultmark, doktorgradsstudent ved Institutt for kjemi og kjemiteknikk og hovedforfatter av studien.
Forleng produktets levetid og spar ressurser
Viktige bruksområder for mer stabilt organisk glass er skjermteknologier som OLED-skjermer og fornybare energiteknologier som organiske solceller.
"OLED-er er sammensatt av glasslag av lysemitterende organiske molekyler.Hvis de er mer stabile, kan det øke holdbarheten til OLED-en og til slutt holdbarheten til skjermen,” forklarte Sandra Hultmark.
En annen applikasjon som kan ha nytte av mer stabilt glass er legemidler.Amorfe legemidler løses opp raskere, noe som bidrar til å raskt absorbere den aktive ingrediensen ved inntak.Derfor bruker mange legemidler glassdannende legemiddelformer.For medikamenter er det avgjørende at glasslegemet ikke krystalliserer seg over tid.Jo mer stabilt det glassaktige stoffet er, desto lengre holdbarhet har stoffet.
"Med mer stabilt glass eller nye glassformingsmaterialer kan vi forlenge levetiden til et stort antall produkter, og dermed spare ressurser og økonomi," sa Christian Müller.
"Vitriifiseringen av Xinyuanperylene-blanding med ultralav sprøhet" har blitt publisert i det vitenskapelige tidsskriftet "Science Advances".
Innleggstid: Des-06-2021