Физики приблизились к контролю механических свойств стекол

Команда ученых Университета Тренто исследовала внутренние напряжения в коллоидных стеклах. Полученные данные помогут физикам в будущем контролировать механические свойства этих материалов. Свою статью авторы опубликовали в журнале Science Advances.

Стекла, из которых изготовлены линзы объективов фотоаппаратов или очков, не похожи на те, которые используются для изготовления ветровых стекол. Они имеют разную степень прозрачности и по-разному разбиваются — первые на большие куски, а вторые — на множество мелких. Методы получения стекол со специфическими свойствами уже давно известны в промышленности: медленный процесс для оптических применений, темперирование для стекол, которые должны разрушаться безопасно.

Метод получения таких материалов определяет уровень стресса внутри него. Но как контролировать этот стресс в стекле, чтобы удовлетворить наши потребности? Если бы мы могли сделать это, можно было бы проектировать новые типы стекол для совершенно разных применений.

Сотрудники Университета Тренто попытались создать такой способ. Для этого они обратились к коллоидным стеклам — материалам, состоящим из микроскопических частиц, взвешенных в растворе и способных образовать твердое тело. Для получения такого материала авторы растворяли частицы оксида кремния, обычно используемого для создания обычных стекол, в смеси воды с органическим веществом лутидином.

Затем исследователи изучали полученный материал с помощью рентгеновской фотонной корреляционной спектроскопии. Оказалось, что новые коллоидные стекла имеют однонаправленные напряжения — они локально сохраняются в материале в процессе формирования и все действуют в одном направлении. Теперь исследователи ищу способы контролировать эти напряжения.

Коллоидные стекла невероятно стабильны. По словам исследователей, они могут быть стабильны веками. Однако проблема таких материалов заключается в больших напряжениях, возникающих во внутренней структуре. Эта работа, анализирующая механические свойства таких стекол, поможет в будущем контролировать их поведение и «настраивать» под конкретные применения.