科学者は極度の熱と圧力を利用して史上最強のガラスを作成

最新のスマートフォンは、より強力なモバイル プロセッサや強化されたモバイル ネットワークなど、数多くのテクノロジーのおかげで誕生しましたが、強化ガラスの影響を無視することはできません。 Corning Gorilla Glass などの素材を使用すると、テーブルにぶつかるたびにガラスの破片が足に刺さることなく、ガラスサンドイッチをポケットに入れて持ち運ぶことができましたが、最新の耐久性のあるガラス素材にも弱点があります。 ドイツのバイロイト大学の実験材料が誇大広告に忠実であるかどうかは、そうではないかもしれません。 研究者らは、はるかに割れにくいアルミノケイ酸ガラスを開発したと述べている。

Nature Materials に掲載された研究によると、研究者らは一般的な酸化物ガラスから始めました。 これを、ケイ素、アルミニウム、ホウ素、酸素を含むアルミノケイ酸塩と組み合わせました。 高圧と高温を使用することで、チームはガラスに準結晶化に基づく新しい構造を与えることができました。

ガラスは、10 ～ 15 ギガパスカルの圧力下で華氏 1,832 度 (摂氏 1,000 度) まで加熱されました。 これらの条件下では、アルミノケイ酸塩は結晶様構造に変形します。これは、通常のガラスよりも規則的ですが、真の結晶構造ほど規則的ではないため、準結晶と呼ばれます。 非晶質物質と結晶質物質の間の中間段階のようなものです。 上の高圧印刷機と筆頭著者 Hu Tang の様子が見られます。

ガラスが極度の熱と圧力から解放されると、準結晶構造はそのまま残ります。 研究者らが測定した破壊強度は 1.99 メガパスカルで、現在市販されている化学強化ガラスよりも大幅に向上しています。 たとえば、Corning は、Gorilla Glass Victus の破壊靭性評価は 0.76 メガパスカルであると主張しています。

他のガラスでは、外力により微細な破損や内部亀裂が生じます。 たとえ直前の衝撃が比較的弱かったとしても、最終的にはこのような応力により骨折が生じる可能性があります。 実験用のアルミノケイ酸ガラスでは、これらの力は準結晶構造によって吸収されます。 構造は溶解して、ガラスを非晶質の無秩序な状態に戻します。 でも、割れません。

現在、この物質は、同大学のバイエルン実験地球化学および地球物理学研究所の研究室に小さなサンプルとしてのみ存在しています。 製造プロセスを市販のガラス製品に必要なレベルまで拡大できるかどうかは不明だが、チームは挑戦するつもりだ。 「私たちの発見は、耐損傷性の高いガラス材料を開発するための効果的な戦略を浮き彫りにするものであり、私たちは今後数年間研究でそれを追求する予定です」とタン氏は述べています。