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加拿大研发新型耐冲击珍珠层状类玻璃材料

时间:2019-08-06     【转载】   来自:全球玻璃网

类玻璃透明材料.jpg


    近期,加拿大麦吉尔大学的F. Barthelat教授(通讯作者)课题组针对玻璃固有的脆性和较差的抗冲击性,采用分层和回火也不能抑制其脆性的问题。提出了一种仿生夹层玻璃,其仿造了软体动物贝壳珍珠层的三维砖和砂浆排列。制备出仿生夹层玻璃具有周期性的三维结构和透明热塑性弹性体制成的夹层。


    这种珍珠层状复合材料重现了压片滑动机制,其平板滑动在大体积上产生非线性变形,显著提高了其韧性。这种类似珍珠层的玻璃保持了高强度和刚度,同时比夹层玻璃和钢化玻璃的抗冲击性高出两到三倍。研究成果以题目为“Impact-resistant nacre-like transparent materials”发表在国际顶级期刊Science上。


    众所周知,玻璃因其光学性能、硬度、耐久性、热稳定性和化学稳定性而被广泛应用。然而,玻璃在室温下没有大的变形或增韧机制,导致其抗冲击性较差。目前,除了利用回火来提高强度和抗冲击性外,就是在玻璃板中嵌入软聚合物层,形成夹层玻璃。但是这些方法并不能真正提高断裂韧性,所以玻璃部件仍然是汽车等应用中最薄弱的结构元件。


    然而,珍珠层是一种存在于贝壳中的生物复合材料。这种复合材料中含有少量的有机材料,从而使易碎的陶瓷变硬,因此高度规则的微观矿物片的三维实体组件与生物聚合物可以粘合在一起。在拉力作用下,数百万微片可以在大体积上相互滑动,但是制造大量微观珍珠层状复合材料仍然是一项重大挑战。同时,大规模微片滑动是天然珍珠层状复合材料的关键机制,但是在合成珍珠层状复合材料中基本上不存在。因此,制备出一种珍珠层状复合材料,以玻璃材料的脆性问题,具有巨大的研究价值。(来源:全球玻璃网)



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