Op 15 oktober hebben onderzoekers van de Chalmers University of Technology in Zweden met succes een nieuw type ultrastabiel en duurzaam glas gecreëerd met potentiële toepassingen, waaronder medicijnen, geavanceerde digitale schermen en zonneceltechnologie.Het onderzoek toonde aan dat het mengen van meerdere moleculen (tot acht tegelijk) een materiaal kan opleveren dat net zo goed presteert als de beste glasvormers die momenteel bekend zijn.
Glas, ook wel ‘amorfe vaste stof’ genoemd, is een materiaal zonder een geordende structuur over lange afstanden; het vormt geen kristallen.Aan de andere kant zijn kristallijne materialen materialen met zeer geordende en zich herhalende patronen.
Het materiaal dat we in het dagelijks leven gewoonlijk ‘glas’ noemen, is grotendeels 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 deze amorfe toestand te vormen, wat kan leiden tot de ontwikkeling van nieuwe glazen met verbeterde eigenschappen en nieuwe toepassingen.Het nieuwe onderzoek dat onlangs is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift ‘Science Advances’ betekent een belangrijke stap voorwaarts voor het onderzoek.
Door simpelweg veel verschillende moleculen te mengen, hebben we plotseling het potentieel geopend om nieuwe en betere glasmaterialen te creëren.Degenen die organische moleculen bestuderen weten dat het gebruik van een mengsel van twee of drie verschillende moleculen kan helpen bij het vormen van glas, maar weinigen kunnen verwachten dat het toevoegen van meer moleculen zulke uitstekende resultaten zal opleveren”, leidde het onderzoeksteam het onderzoek.Professor Christian Müller van de afdeling Scheikunde en Chemische Technologie van de Universiteit van Ulms zei.
Beste resultaten voor elk glasvormend materiaal
Wanneer de vloeistof afkoelt zonder kristallisatie, wordt glas gevormd, een proces dat verglazing 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 al een hoge brosheid hebben. Deze eigenschap houdt verband met het gemak waarmee het materiaal glas vormt.Maar het samenvoegen van veel moleculen leidt tot een aanzienlijke vermindering van de brosheid en vormt een zeer sterke glasvormer met ultralage brosheid.
“De broosheid van het glas dat we in ons onderzoek hebben gemaakt, is erg laag, wat het beste glasvormende vermogen vertegenwoordigt.We hebben niet alleen elk organisch materiaal gemeten, maar ook polymeren en anorganische materialen (zoals bulkmetaalglas).De resultaten zijn zelfs beter dan bij gewoon glas.Het glasvormende vermogen van vensterglas is een van de beste glasvormers die we kennen”, zegt Sandra Hultmark, promovendus bij de afdeling Scheikunde en Chemische Technologie en hoofdauteur van het onderzoek.
Verleng de levensduur van het product en bespaar hulpbronnen
Belangrijke toepassingen voor stabieler organisch glas zijn displaytechnologieën zoals OLED-schermen en duurzame energietechnologieën zoals organische zonnecellen.
“OLED’s zijn samengesteld uit glaslagen van lichtgevende organische moleculen.Als ze stabieler zijn, kan dit de duurzaamheid van de OLED en uiteindelijk de duurzaamheid van het scherm vergroten”, legt Sandra Hultmark uit.
Een andere toepassing die baat kan hebben bij stabieler glas zijn medicijnen.Amorfe medicijnen lossen sneller op, wat helpt om het actieve ingrediënt snel te absorberen wanneer het wordt ingenomen.Daarom gebruiken veel medicijnen glasvormende medicijnvormen.Voor geneesmiddelen is het van cruciaal belang dat het glasachtige materiaal na verloop van tijd niet kristalliseert.Hoe stabieler het glazige medicijn, hoe langer de houdbaarheid van het medicijn.
“Met stabieler glas of nieuwe glasvormende materialen kunnen we de levensduur van een groot aantal producten verlengen, waardoor we hulpbronnen en economie besparen”, aldus Christian Müller.
“De vitrificatie van Xinyuanperyleenmengsel met ultra-lage brosheid” is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift “Science Advances”.
Posttijd: 06-dec-2021