韧性极高的新型玻璃问世网友狂喜：手机再也不怕摔了

2023-08-29 09:10:10 来源：手机中国收藏

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【CNMO新闻】近日，CNMO从外媒获悉，有研究人员利用准晶化技术开发出了一种韧性明显更高的氧化物玻璃，为未来生产更耐用、更耐损坏的玻璃产品（如手机玻璃）铺平了道路。不少网友看完后表示很期待，“手机再也不怕摔了。”

手机玻璃

外媒称，科学家们生产出了一种具有前所未有的韧性的氧化物玻璃。在高压和高温下，他们成功地使铝硅酸盐玻璃准晶化：由此产生的晶体状结构使玻璃能够承受非常高的应力，并在环境条件下保持不变。因此，准晶化被证明是一种很有前景的生产超强抗碎玻璃的工艺。

在许多方面，玻璃对于现代技术来说都是一种有吸引力的材料。然而，其固有的脆性使其容易出现裂纹和断裂，限制了其潜在的应用。

科学杂志《自然材料》中提出的新方法从氧化物玻璃开始，氧化物玻璃具有相当无序的内部结构，是商业上使用最广泛的玻璃材料。以含有硅、铝、硼和氧的铝硅酸盐为例，德国和中国的研究小组现已成功赋予其新的结构。为此，他们在拜罗伊特大学巴伐利亚实验地球化学和地球物理研究所（BGI）采用了高压和高温技术。

玻璃态（左）和准晶态（右）钙铝榴石的模拟结构

在10至15吉帕的压力和1000℃左右的温度下，硅、铝、硼和氧原子聚集在一起形成晶体状结构。这些结构被称为“准晶”，因为它们与完全不规则的结构不同，但它们并不接近晶体的清晰规则结构。使用光谱技术和理论计算的实证分析清楚地表明了晶体结构和非晶不规则性之间的这种中间状态。

即使压力和温度降至正常环境条件后，铝硅酸盐玻璃中的副晶结构仍然可以保留。具有这些结构的玻璃的渗透导致玻璃的韧性比准晶化之前高许多倍——数值高达1.99 ± 0.06 MPa (m)1/2。这是以前从未测量过的氧化物玻璃的韧性。同时，玻璃的透明度并没有受到副晶结构的严重影响。

研究人员解释了这种玻璃的非凡强化效果，因为从外部作用在玻璃上的力通常会导致破裂或内部裂纹，但现在主要针对的是准晶结构。它们溶解这些结构的区域并将它们转回无定形的随机状态。这样，玻璃作为一个整体就获得了更大的内部可塑性，从而在受到这些更强的力时不会破裂或破裂。

BGI一名教授表示，准晶化带来的韧性增强表明，原子水平上的结构变化会对氧化物玻璃的性能产生重大影响。在这个水平上，优化玻璃作为一种远未耗尽的材料具有巨大的潜力。

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