Ученые создали стекло невиданной прочности: секрет в мягкости

Стекло – материал, без которого невозможно представить современный мир. От строительных материалов до смартфонов, стекло находит свое применение повсюду. Традиционно для создания плотного и жесткого стекла используется процесс, предполагающий медленное охлаждение жидкости ниже температуры плавления.

Однако исследователи из Университета Пенсильвании, под руководством Захры Фахраи, в сотрудничестве с учеными из Национальной лаборатории Брукхейвен, открыли метод, который позволяет ускорить этот процесс, переопределяя основные принципы формирования стабильного стекла.

В 2007 году было обнаружено, что стабильное стекло также может быть получено путем конденсации материала из паровой фазы с использованием физического осаждения паром. Этот метод позволяет молекулам, только что приземлившимся на поверхность, лучше упаковываться, создавая лучше состаренное стекло.

Используя более мягкую и гибкую основу в процессе нашего парового осаждения, учёные смогли создавать более жесткие и плотные стекла. Эти выводы предлагают новый способ точной инженерии стеклянных пленок и открывают путь к созданию прочных материалов намного быстрее.

Открытие было сделано случайно, когда специалисты решили экспериментировать с мягкими подложками для осаждения стекла, скорее из любопытства. Используя материалы, такие как полидиметилсилоксан, команда показала, что возможно значительно ускорить формирование стабильного стекла, создавая материал с плотностью на 2-2,5% выше, чем у традиционного стекла, охлажденного из жидкости, и на 1% больше, чем у любого другого известного стабильного стекла.

Еще одним важным открытием стало то, что молекула, которую они осаждали, имела длину всего в нанометр, однако в процессе осаждения равновесные процессы на поверхности могли быть затронуты мягкой подложкой на значительном расстоянии, измеренном примерно в 200 нанометров. Это расстояние заметно, поскольку значительно превышает ожидания, основанные на текущих теориях о стекле, что ставит под сомнение существующее понимание.