Forscher der McGill Universityhaben das stärkste und härteste Glas entwickeltjemals bekannt. Teilweise inspiriert von der inneren Schicht der Muschelschalen, zerbricht dieses Glas nicht, wenn es getroffen wird, und wirkt eher wie Plastik.
Das Material, einmal kommerziell nutzbar, könnte in Zukunft unter anderem zur Verbesserung von Handybildschirmen verwendet werden.
Interessanterweise könnte dies ein Beispiel dafür sein, wie die moderne Wissenschaft eine alte Technologie wiederentdeckt, die längst verloren gegangen ist.
Anscheinend gab es während der Regierungszeit des römischen Kaisers Tiberius Caesar eine Form von flexiblem Glas. So erzählt Petronius, dass ein Glasmacher dem Kaiser eine Trinkschale aus dem Material brachte.
Laut historischen Berichten, als die Schale auf ihre Festigkeit getestet wurde, verbeulte sie eher als sie zerbrach. Außerdem schwor der Erfinder, dass er der einzige war, der wusste, wie dieses Wunder zustande kam.
Tiberius ließ den Mann hinrichten, da er befürchtete, dass das Glas Gold und Silber abwerten würde, weil es wertvoller sein könnte.
„Wenn ich an die Geschichte von Tiberius denke, bin ich froh, dass unsere Materialinnovation eher zur Veröffentlichung als zur Ausführung führt“, sagt Allen Ehrlicher, ein ausserordentlicher Professor am Department of Bioengineering der McGill University.
Glas stärker machen durch Nachahmen der Natur
Derzeit besteht die einzige Möglichkeit, Glas stärker zu machen, darin, es zu härten oder zu laminieren. Dies kann zwar das Glas verstärken, der/die Prozesse sind jedoch kostspielig und bieten nach einer Beschädigung keine zusätzliche strukturelle Festigkeit.
„Bisher gab es Kompromisse zwischen hoher Festigkeit, Zähigkeit und Transparenz. Unser neues Material ist nicht nur dreimal stärker als das normale Glas, sondern auch mehr als fünfmal bruchfester“, sagt Ehrlicher.
Die Inspiration für diese neue Art von Glas kam aus der Natur – nämlich Perlmutt oder „Perlmutt“. Bis zum Ende ist es den Wissenschaftlern von McGill gelungen, den neuen Glas-Acryl-Verbund zu entwickeln.
„Die Natur ist ein Meister des Designs. Die Struktur biologischer Materialien zu studieren und ihre Funktionsweise zu verstehen, bietet Inspiration und manchmal auch Blaupausen für neue Materialien“, erklärt Ehrlicher.
Perlmutt ist eine ausgezeichnete Wahl als Inspiration, da es an sich ein sehr zähes Material ist.
„Erstaunlicherweise hat Perlmutt die Steifigkeit eines steifen Materials und die Haltbarkeit eines weichen Materials, was ihm das Beste aus beiden Welten bietet“, fährt Ehrlicher fort.
"Es besteht aus steifen Stücken kreideartiger Materie, die mit weichen, hochelastischen Proteinen überzogen sind. Diese Struktur erzeugt eine außergewöhnliche Festigkeit und macht sie 3000-mal härter als die Materialien, aus denen sie besteht", fügt er hinzu.
Durch genaues Untersuchen der Architektur aus PerlmuttDie Forscher konnten es mit Glasflocken und Acryl in Glas nachbilden. Diese Struktur ergab ein extrem starkes, aber undurchsichtiges Material, das theoretisch hergestellt werden kannMassebillig und schnell.
Um das zu machen hartes Glas ein echter Ersatz für konventionelleres Glas, das Material musste transparent oder zumindest durchscheinend sein.
"Durch die Abstimmung des Brechungsindex des Acryls haben wir es nahtlos mit dem Glas verschmelzen lassen, um ein wirklich transparentes Komposit zu erhalten", sagt Hauptautor Ali Amini, ein Postdoc-Forscher bei McGill. In Zukunft hofft das Team, das Harte zu verbessernGlas von mit intelligenter Technologie, die es dem Glas ermöglicht, seine Eigenschaften wie Farbe, Mechanik und Leitfähigkeit zu ändern.