Op 15 oktober hebben onderzoekers van Chalmers University of Technology in Zweden met succes een nieuw type ultrasstabiel en duurzaam glas gecreëerd met potentiële toepassingen, waaronder geneeskunde, geavanceerde digitale schermen en zonneceltechnologie. De studie toonde aan dat het mengen van meerdere moleculen (maximaal acht per keer) een materiaal kan produceren dat net zo goed presteert als de beste glazen vormmiddelen die momenteel bekend zijn.
Glas, ook bekend als "amorfe vaste stof", is een materiaal zonder een geordende structuur op lange afstand-het vormt geen kristallen. Aan de andere kant zijn kristallijne materialen materialen met sterk geordende en herhalende patronen.
Het materiaal dat we meestal 'glas' in het dagelijks leven noemen, is meestal gebaseerd op silica, maar glas kan van veel verschillende materialen worden gemaakt. Daarom zijn onderzoekers altijd geïnteresseerd in het vinden van nieuwe manieren om verschillende materialen aan te moedigen om deze amorfe staat te vormen, wat kan leiden tot de ontwikkeling van nieuwe bril met verbeterde eigenschappen en nieuwe toepassingen. Het nieuwe onderzoek dat onlangs is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift "Science Advances" is een belangrijke stap voorwaarts voor het onderzoek.
Nu, door simpelweg veel verschillende moleculen te mengen, hebben we plotseling het potentieel geopend om nieuwe en betere glazen materialen te creëren. Degenen die organische moleculen bestuderen, weten dat het gebruik van een mengsel van twee of drie verschillende moleculen kan helpen om glas te vormen, maar weinigen kunnen verwachten dat het toevoegen van meer moleculen dergelijke uitstekende resultaten zal bereiken, ”leidde het onderzoeksteam het onderzoek. Professor Christian Müller van de afdeling Chemie en Chemical Engineering van Ulms University zei.
Beste resultaten voor elk glasvormmateriaal
Wanneer de vloeistof afkoelt zonder kristallisatie, wordt glas gevormd, een proces dat vitrificatie wordt genoemd. Het gebruik van een mengsel van twee of drie moleculen om glasvorming te bevorderen is een volwassen concept. Het effect van het mengen van een groot aantal moleculen op het vermogen om glas te vormen heeft echter weinig aandacht gekregen.
De onderzoekers testten een mengsel van maar liefst acht verschillende peryleenmoleculen, die alleen een hoge brosheid hebben-dit kenmerk is gerelateerd aan het gemak waarmee het materiaal glas vormt. Maar het samenmennen van veel moleculen leidt tot een aanzienlijke vermindering van de brosheid en vormt een zeer sterke glasmedewerker met ultra-lage brosheid.
“De brosheid van het glas dat we in ons onderzoek hebben gemaakt, is zeer laag, wat het beste glasvormende vermogen is. We hebben niet alleen organisch materiaal gemeten, maar ook polymeren en anorganische materialen (zoals bulkmetallic glas). De resultaten zijn zelfs beter dan gewoon glas. Het glasvormingsvermogen van raamglas is een van de beste glazen vormers die we kennen, ”zei Sandra Hultmark, een promovendus van het Department of Chemistry and Chemical Engineering en de hoofdauteur van de studie.
Verleng de levensduur en bespaar middelen
Belangrijke toepassingen voor stabieler organisch glas zijn weergavetechnologieën zoals OLED -schermen en technologieën voor hernieuwbare energie zoals organische zonnecellen.
“OLED's zijn samengesteld uit glazen lagen van licht-emitterende organische moleculen. Als ze stabieler zijn, kan dit de duurzaamheid van de OLED en uiteindelijk de duurzaamheid van het display vergroten, ”legde Sandra Hultmark uit.
Een andere applicatie die kan profiteren van stabieler glas is medicijnen. Amorfe medicijnen lossen sneller op, wat helpt om snel het actieve ingrediënt te absorberen wanneer ingenomen. Daarom maken veel medicijnen gebruik van glasvormende drugsvormen. Voor medicijnen is het van vitaal belang dat het glasvochtmateriaal in de loop van de tijd niet kristalliseert. Hoe stabieler het glazige medicijn, hoe langer de houdbaarheid van het medicijn.
"Met meer stabiel glas of nieuw glasvormend materiaal, kunnen we de levensduur van een groot aantal producten verlengen, waardoor middelen en economie worden bespaard," zei Christian Müller.
"De vitrificatie van Xinyuanperyleen-mengsel met ultra-lage brosheid" is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift "Science Advances".
Posttijd: dec-06-2021