Den 15 oktober har forskare vid Chalmers tekniska högskola framgångsrikt skapat en ny typ av ultrastabilt och hållbart glas med potentiella applikationer som medicin, avancerade digitala skärmar och solcellsteknik.Studien visade att hur man blandar flera molekyler (upp till åtta åt gången) kan producera ett material som presterar lika bra som de bästa glasbildande medlen som för närvarande är kända.
Glas, även känt som "amorft fast material", är ett material utan en lång räckvidd ordnad struktur - det bildar inga kristaller.Å andra sidan är kristallina material material med högt ordnade och återkommande mönster.
Det material som vi brukar kalla för "glas" i det dagliga livet är till största delen baserat på kiseldioxid, men glas kan göras av många olika material.Därför är forskare alltid intresserade av att hitta nya sätt att uppmuntra olika material att bilda detta amorfa tillstånd, vilket kan leda till utvecklingen av nya glasögon med förbättrade egenskaper och nya tillämpningar.Den nya forskningen som nyligen publicerats i den vetenskapliga tidskriften "Science Advances" utgör ett viktigt steg framåt för forskningen.
Nu, genom att helt enkelt blanda många olika molekyler, öppnade vi plötsligt upp potentialen att skapa nya och bättre glasmaterial.De som studerar organiska molekyler vet att en blandning av två eller tre olika molekyler kan hjälpa till att bilda glas, men få kan förvänta sig att tillsats av fler molekyler kommer att ge så utmärkta resultat”, ledde forskargruppen forskningen.Professor Christian Müller från Institutionen för kemi och kemiteknik vid Ulms University sa.
Bästa resultat för alla glasformande material
När vätskan svalnar utan kristallisering bildas glas, en process som kallas förglasning.Användningen av en blandning av två eller tre molekyler för att främja glasbildning är ett moget koncept.Effekten av att blanda ett stort antal molekyler på förmågan att bilda glas har dock fått lite uppmärksamhet.
Forskarna testade en blandning av så många som åtta olika perylenmolekyler, som ensamma har en hög sprödhet - denna egenskap är relaterad till hur lätt materialet bildar glas.Men att blanda många molekyler tillsammans leder till en betydande minskning av sprödhet och bildar en mycket stark glasbildare med ultralåg sprödhet.
”Sprödheten i glaset vi tillverkade i vår forskning är mycket låg, vilket representerar den bästa glasbildande förmågan.Vi har mätt inte bara något organiskt material utan även polymerer och oorganiska material (som bulkmetalliskt glas).Resultaten är ännu bättre än vanligt glas.Fönsterglasets glasbildande förmåga är en av de bästa glasformarna vi känner till”, säger Sandra Hultmark, doktorand vid Institutionen för kemi och kemiteknik och huvudförfattare till studien.
Förläng produktens livslängd och spara resurser
Viktiga applikationer för mer stabilt organiskt glas är displaytekniker som OLED-skärmar och förnybar energiteknik som organiska solceller.
"OLED är sammansatta av glasskikt av ljusemitterande organiska molekyler.Om de är mer stabila kan det öka hållbarheten för OLED:n och i slutändan hållbarheten på skärmen”, förklarade Sandra Hultmark.
En annan applikation som kan dra nytta av stabilare glas är läkemedel.Amorfa läkemedel löses upp snabbare, vilket hjälper till att snabbt absorbera den aktiva ingrediensen vid intag.Därför använder många läkemedel glasbildande läkemedelsformer.För läkemedel är det livsviktigt att glaskroppsmaterialet inte kristalliserar över tiden.Ju stabilare det glasartade läkemedlet är, desto längre hållbarhet har läkemedlet.
"Med stabilare glas eller nya glasformningsmaterial kan vi förlänga livslängden för ett stort antal produkter och därigenom spara resurser och ekonomi", sa Christian Müller.
"Vitrifieringen av Xinyuanperylene-blandning med ultralåg sprödhet" har publicerats i den vetenskapliga tidskriften "Science Advances".
Posttid: Dec-06-2021