Создан новый тип ударопрочного стекла со структурой природного перламутра.

Стекло, стеклянный – все эти слова у нас, как правило, ассоциируются с чем-то прозрачным и в тоже время хрупким. Поэтому за возможность смотреть сквозь стекло на мир реальный, если это обычное окно, или мир виртуальный, когда таким окном служит экран смартфона, нам приходиться расплачиваться бережным и аккуратным отношением к этому удивительному материалу.

Фото: Bernard Spragg. NZ/Flickr.com Public domain

Наука и жизнь // Иллюстрации

Нарушение этого правила оборачивается всем известной «паутиной» на экране, острыми сколками и последующим дорогостоящим ремонтом. Сделать стекло прочнее можно, например, закалкой, но хрупким оно от этого быть не перестанет – да, оно будет не так царапаться и его будет сложнее разбить, но от сильного удара всё равно растрескается.

Ещё один вариант – сделать многослойный материал, где слои стекла чередуются со слоями прозрачного пластика. Такое стекло будет прочнее одинарного, и пластик поможет удержать большую часть осколков, если такое стекло разобьётся. Но кардинально это картины не меняет: одна маленькая трещинка может быть губительной как для обычного стекла, так и для Gorilla Glass или триплекса.

Удивительно, но задачу создания прочного и одновременно нехрупкого материала уже давно решили моллюски. Поскольку раковина для моллюска – это и дом, защищающий от хищников, и опорный скелет, то от её прочности в буквальном смысле слова зависит его жизнь. Поэтому неудивительно, что за миллионы лет эволюции природа довела конструкцию раковины до совершенства, сделав её и прочной, и устойчивой к возможным повреждениям – не менять же моллюску целый дом только из-за одной маленькой трещины?

Такие свойства придаёт раковине особая структура, состоящая из слоёв маленьких плиток карбоната кальция, склеенных между собой белком конхиолином. У этого природного композита есть удивительная способность поглощать энергию удара и препятствовать образованию трещин. Это возможно из-за того, что плиточные слои могут смещаться друг относительно друга за счёт эластичности связующего белка. Однако моллюску нужен прочный и надёжный дом, и делать его прозрачным – совсем не входит в его планы.

А вот группе исследователей из Университета Макгилла удалось достаточно легко создать прозрачный материал из стекла и пластика по «моллюсковой» технологии. Для этого они лазером «нарезали» на тонких стеклянных пластинках узор в виде шестиугольных плиток. После чего стеклянные заготовки были склеены между собой с помощью полимерного материала: этилен-винилацетата. В процессе склейки стеклянные листы были специально расколоты по намеченным линиям, чтобы получились отдельные шестиугольные стеклянные плитки.

Прозрачность получившегося материала оказалась лишь немногим хуже обычного стекла, однако способность деформироваться под нагрузкой без растрескивания оказалась в разы лучше, чем у известных видов ударопрочных стёкол.

Технология изготовления такого стекла не требует больших затрат, поэтому можно надеяться, что уже в скором будущем мы будем меньше бояться разбить экран нового смартфона.

По материалам Science.