15. oktoobril lõid Rootsi Chalmersi tehnikaülikooli teadlased edukalt uut tüüpi ülistabiilse ja vastupidava klaasi, millel on potentsiaalsed rakendused, sealhulgas meditsiin, täiustatud digitaalsed ekraanid ja päikesepatareitehnoloogia.Uuring näitas, et mitme molekuli (kuni kaheksa korraga) segamine võib anda materjali, mis toimib sama hästi kui praegu teadaolevad parimad klaasimoodustajad.
Klaas, tuntud ka kui "amorfne tahke aine", on materjal, millel puudub pikaajaline struktuur - see ei moodusta kristalle.Teisest küljest on kristalsed materjalid väga järjestatud ja korduvate mustritega materjalid.
Materjal, mida me igapäevaelus tavaliselt "klaasiks" kutsume, põhineb enamasti ränidioksiidil, kuid klaasi saab valmistada paljudest erinevatest materjalidest.Seetõttu on teadlastel alati huvi leida uusi viise, kuidas julgustada erinevaid materjale selle amorfse oleku moodustamiseks, mis võib viia uute paremate omadustega klaaside väljatöötamiseni ja uute rakendusteni.Hiljuti teadusajakirjas "Science Advances" avaldatud uus uurimus kujutab endast olulist sammu edasi.
Nüüd, lihtsalt segades palju erinevaid molekule, avasime ootamatult võimaluse luua uusi ja paremaid klaasmaterjale.Need, kes uurivad orgaanilisi molekule, teavad, et kahe või kolme erineva molekuli segu kasutamine võib aidata moodustada klaasi, kuid vähesed võivad eeldada, et rohkemate molekulide lisamine annab nii suurepäraseid tulemusi,“ juhtis uurimisrühm.Professor Christian Müller Ulmsi ülikooli keemia ja keemiatehnika osakonnast ütles.
Parimad tulemused mis tahes klaasimoodustava materjali puhul
Kui vedelik jahtub ilma kristalliseerumiseta, moodustub klaas, seda protsessi nimetatakse klaasistumiseks.Kahe või kolme molekuli segu kasutamine klaasi moodustumise soodustamiseks on küps kontseptsioon.Siiski on vähe tähelepanu pööratud suure hulga molekulide segamise mõjule klaasi moodustamise võimele.
Teadlased katsetasid koguni kaheksa erineva perüleeni molekuli segu, millel üksi on kõrge rabedus – see omadus on seotud materjali klaasi moodustamise lihtsusega.Kuid paljude molekulide kokkusegamine viib rabeduse olulise vähenemiseni ja moodustab väga tugeva ja ülimadala rabedusega klaasimoodustaja.
"Uuringu käigus valmistatud klaasi rabedus on väga madal, mis esindab parimat klaasi moodustamise võimet.Oleme mõõtnud mitte ainult orgaanilisi materjale, vaid ka polümeere ja anorgaanilisi materjale (näiteks puistemetallist klaasi).Tulemused on isegi paremad kui tavalisel klaasil.Aknaklaasi klaasi moodustamise võime on üks parimaid klaasimoodustajaid, mida me teame,“ ütles Sandra Hultmark, keemia ja keemiatehnika osakonna doktorant ning uuringu juhtiv autor.
Pikendage toote eluiga ja säästke ressursse
Stabiilsema orgaanilise klaasi olulised rakendused on kuvatehnoloogiad, nagu OLED-ekraanid, ja taastuvenergiatehnoloogiad, nagu orgaanilised päikesepatareid.
"OLED-id koosnevad valgust kiirgavate orgaaniliste molekulide klaasikihtidest.Kui need on stabiilsemad, võib see suurendada OLED-i vastupidavust ja lõppkokkuvõttes ka ekraani vastupidavust,” selgitas Sandra Hultmark.
Teine rakendus, mis võib stabiilsemast klaasist kasu saada, on ravimid.Amorfsed ravimid lahustuvad kiiremini, mis aitab allaneelamisel toimeainet kiiresti imenduda.Seetõttu kasutavad paljud ravimid klaasi moodustavaid ravimvorme.Ravimite puhul on ülioluline, et klaaskeha aja jooksul ei kristalliseeruks.Mida stabiilsem on klaasjas ravim, seda pikem on ravimi säilivusaeg.
"Stabiilsema klaasi või uute klaasimoodustavate materjalidega saame pikendada paljude toodete kasutusiga, säästes seeläbi ressursse ja ökonoomsust," ütles Christian Müller.
"Xinyuanperylene segu ülimadala rabedusega klaasistamine" on avaldatud teadusajakirjas "Science Advances".
Postitusaeg: 06. detsember 2021