Российские ученые создали пластичные стекла
Ученые Санкт-Петербургского университета создали уникальные стекла, которые можно гнуть без риска разрушить. Новый материал пригодится в приборах ночного видения, гибких медицинских сенсорах и электронике, которая исправно функционирует при сильных нагрузках и перепадах температуры. Химики разработали полупроводниковые стекла, по пластичности сравнимые с алюминием, что раньше казалось невозможным для хрупких неорганических соединений.
Полупроводниковое стекло отличается от обычного тем, что вместо кислорода в его составе присутствуют элементы вроде серы, селена или теллура. Такие соединения применяются в инфракрасных системах — тепловизорах, камерах, приборах ночного видения и накопителях данных. Проблема в том, что при механических воздействиях или нагреве в стекле возникают напряжения, из-за которых оно со временем трескается. При производстве ИК-оптики, например методом горячего прессования при t≈300 °C, это приводит к деформациям и микротрещинам.
Исследователи СПбГУ нашли способ, который придает материалу износостойкость. Они добавили в стекло небольшое количество серебра — и получили структуру, способную снижать внутренние напряжения. При сжатии или нагреве оно не разрушается, а как бы «расслабляется», постепенно перераспределяя нагрузку. Испытания показали: образец уменьшил приложенное к нему давление в два раза всего за 20 мин. Это свойство называют релаксацией напряжений, и для неорганических материалов оно встречается крайне редко.
Сейчас в лаборатории СПбГУ испытаны два перспективных варианта стекол с разными составами. У одного из них напряжение снижается примерно на 75%, другой создан в виде пленки толщиной 1−2 мкм. Второй проверили на гибкость на нанотвердомере — приборе, измеряющем упругость и сопротивление изгибу. Тонкая пленка выдержала серию микроскопических деформаций, не треснула и по эластичности превзошла алюминий. Новое вещество можно использовать для создания тонких электронных компонентов, которые гнутся без потери свойств.
Исследование приводится в рамках гранта РНФ № 24−23−00140 «Пластичные неорганические стекла». Ученые планируют адаптировать технологию для массового производства и изучить возможность повышения пластичности у других типов материалов — включая обычные оксидные стекла, из которых делают лампы и емкости. Такие разработки помогут развивать гибкую электронику, ИК-оптику и запоминающие устройства, способные выдерживать экстремальные условия.
Работа СПбГУ соответствует задачам нацпроекта «Новые материалы и химия», направленного на технологическую независимость и развитие отечественных производств. Гибкое стекло, еще недавно считавшееся фантастикой, теперь появилось в жизни.
Ранее мы писали о том, что HP представила очень длинный монитор с выдвижной веб-камерой.
