کشف رمز شیشه‌های مقاوم‌تر و خداحافظی با شکستگی!

به گزارش خبرنگار علم و فناوری خبرگزاری رابو، محققان دانشگاه توهوکو کشف کردند که حرکت اتم ها در شیشه باعث کاهش کشش داخلی آن شده و این ماده را بادوام تر می کند.

همه ما آن لحظه اضطراب را تجربه کرده ایم که یک لیوان از دستمان می افتد و به محض برخورد با زمین می شکند. اما اگر این اتفاق رایج به گذشته تبدیل شود چه؟

اکنون، یک کشف جدید توسط محققان دانشگاه توهوکو نشان می‌دهد که شیشه چگونه در برابر شکستن مقاومت می‌کند، کشفی که می‌تواند راه را برای مواد بادوام‌تر و مقاوم‌تر در برابر شکستگی هموار کند. این توسعه پیامدهای گسترده ای برای صنایع مرتبط با شیشه خواهد داشت.

جزئیات این یافته ها در 2 دسامبر 2024 در مجله Acta Materialia منتشر شد.

دینامیک اتم ها فشار داخلی شیشه را کاهش می دهد

ماکینا سایتو، استاد پژوهشی در دانشگاه توهوکو، گفت که در حالی که شیشه یک ماده قوی است، زمانی که فشار از حد تحمل خود فراتر رود، می شکند. اما جالب اینجاست که حرکت اتم ها و مولکول ها در داخل شیشه می تواند تنش درونی آن را کاهش داده و در برابر شکستگی مقاومت بیشتری داشته باشد. اگرچه می‌دانیم که برخی از اتم‌ها به فضای تقریباً خالی می‌پرند، اما چگونگی کاهش تنش از طریق این فرآیند مدت‌ها یک راز بوده است.

استفاده از تکنیک های پیشرفته برای کشف حرکت اتم ها

محققان دانشگاه توهوکو به همراه محققان دانشگاه کیوتو، دانشگاه شیمان، مؤسسه ملی علوم مواد و مؤسسه تشعشع سنکروترون ژاپن، مکانیزم ناشناخته کاهش فشار در شیشه یونی، یک سیستم شیشه ای مدل را کشف کردند.

این تحقیق با استفاده از آزمایش‌های پیشرفته تابش سنکروترون و شبیه‌سازی رایانه‌ای برای مشاهده حرکت اتم‌ها در شیشه در مقیاس نانوثانیه تا میکروثانیه انجام شد.

تیم تحقیقاتی دریافتند که وقتی اتم‌های خاصی به فضاهای خالی نزدیک شیشه می‌پرند، گروه‌های اطراف آنها به تدریج حرکت می‌کنند تا فضای خالی را پر کنند. این فعل و انفعال بین حرکت اتمی و حرکت جمعی باعث کاهش تنش درونی و جلوگیری از شکستن شیشه تحت فشار خارجی می شود.

پتانسیل گسترده در صنایع مختلف

سایتو گفت: «نتایج ما پیامدهای قابل توجهی برای صنایعی مانند لوازم الکترونیکی مصرفی، ساخت و ساز و صنعت خودرو دارد، جایی که شیشه مقاوم در برابر شکستن ضروری است.

محققان قصد دارند در مطالعات آتی بررسی کنند که آیا مکانیسم های اتمی مشابه در انواع دیگر شیشه وجود دارد یا خیر. هدف نهایی آنها ایجاد دستورالعمل های جهانی برای طراحی شیشه هایی با مقاومت در برابر ضربه بالاتر است که می تواند برنامه هایی را که به مواد بادوام نیاز دارند متحول کند.

انتهای پیام/