科技日報實(shí)習(xí)記者 張佳欣
據(jù)每日科學(xué)網(wǎng)站10日消息，加拿大麥吉爾大學(xué)科學(xué)家受軟體動物貝殼的啟發(fā)，開發(fā)出了更加堅固的玻璃。被撞擊時，這種玻璃不會破碎，而是像塑料一般具有韌性，未來或具有廣泛應(yīng)用前景，比如改善手機(jī)屏幕等。
被沖上岸的閃閃發(fā)光的鮑魚殼。圖片來源：加拿大麥吉爾大學(xué)官網(wǎng)
鋼化、層壓等技術(shù)可以強(qiáng)化玻璃，但成本高昂，一旦表面損壞就不再起作用。研究人員表示，在高強(qiáng)度、韌性和透明度之間做好權(quán)衡是制造新型材料的關(guān)鍵。
麥吉爾大學(xué)生物工程系副教授艾倫·歐利希從大自然中汲取靈感，創(chuàng)造了一種類似珍珠貝中的珍珠層一樣的新型玻璃和丙烯酸復(fù)合材料。新材料不僅比普通玻璃堅固3倍，而且抗裂性也提高5倍以上。
“珍珠貝既有硬質(zhì)材料的剛性，又有軟質(zhì)材料的耐久性，兩者兼而有之。”歐利希解釋說，“新材料由像粉筆一樣的硬塊組成，上面覆蓋著具有高彈性的軟蛋白質(zhì)。這種結(jié)構(gòu)可產(chǎn)生非凡的強(qiáng)度，使其比構(gòu)成它的材料堅韌3000倍。”
研究人員用層層玻璃薄片和丙烯酸復(fù)制了珍珠貝的珍珠層，制造了一種非常堅固但不透明的材料，制造過程容易且成本低廉。接著，他們進(jìn)一步使復(fù)合材料具有光學(xué)透明性。
(A)玻璃復(fù)合材料（左側(cè)沒有折射率匹配，右側(cè)有折射率匹配）；(B)玻璃復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)；(C)紅鮑貝殼珍珠層；(D)珍珠層的微觀結(jié)構(gòu)。圖片來源：加拿大麥吉爾大學(xué)官網(wǎng)
麥吉爾大學(xué)博士后研究員、研究論文主要作者阿里·阿米尼說：“通過調(diào)節(jié)丙烯酸的折射率，我們使其與玻璃無縫混合，形成真正透明的復(fù)合材料。”
下一步，他們計劃結(jié)合智能技術(shù)來改進(jìn)玻璃，使玻璃可以改變顏色、力學(xué)性質(zhì)和導(dǎo)電性等。
據(jù)推測，柔性玻璃是羅馬皇帝提比略·凱撒統(tǒng)治時期的一項(xiàng)失傳的發(fā)明。根據(jù)羅馬作家的記錄，一位發(fā)明家將一個由這種材料制成的飲水碗呈給皇帝，當(dāng)試圖打破碗以測試其硬度時，它只是凹陷了下去，而沒有破碎。在發(fā)明家發(fā)誓他是唯一知道如何生產(chǎn)這種材料的人之后，提比略把這個人處死了，因?yàn)樗麚?dān)心這種可能更值錢的玻璃會讓金銀貶值。
歐利希說：“當(dāng)我想到提比略的故事時，我很高興我們的材料創(chuàng)新帶來的是‘新生’而非‘幻滅’。”
總編輯圈點(diǎn)：
屏幕碎裂大概是每個智能手機(jī)用戶最常遇到的煩惱之一。有時，由于換屏成本過高，我們也會頑強(qiáng)地繼續(xù)使用斑駁的屏幕，決不能讓手機(jī)公司再多賺我們一分錢。這次，科研人員受到珍珠貝的啟發(fā)，開發(fā)出了更加堅硬的玻璃。他們組裝和改造傳統(tǒng)材料，用低廉的成本制造出了更加堅硬的復(fù)合材料。大自然里的生物常會擁有一些讓人類羨慕的“裝備”，我們也只能通過研究和模仿這些自然界的老師，創(chuàng)新已有的材料，來改善生活，帶來更多可能性。
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