受貝殼內層啟發的強化玻璃材料,有望應用更不易碎的手機螢幕

作者 | 發布日期 2021 年 09 月 29 日 18:07 | 分類 材料、設備 , 面板 Telegram share ! follow us in feedly


玻璃非常耐用,是現代世界用途最廣泛的材料之一,缺點是受力易脆斷。加拿大麥基爾大學團隊最近受貝殼啟發,開發出一種更堅硬但同時能維持優良透明度的新型玻璃複合材料,比普通玻璃堅固 3 倍、抗斷裂性也高 5 倍以上。

這種新玻璃材料不會因為撞擊就破碎,反而具有塑膠的彈性特質,可應用於未來更強固的手機螢幕。

玻璃是種透明、不透氣且具一定硬度的材料,但受力時容易脆裂,雖然現在有鋼化和層壓技術可製造強化玻璃,但背後成本高昂,且一旦表面完全損壞就失去保護作用,直到現在,玻璃仍只能在高強度、韌性和透明度間取捨。

不過大自然本身就是設計大師,如麥基爾大學生物工程學家 Allen Ehrlicher 便從珍珠母(nacre)汲取靈感,透過模仿珍珠母結構製造出新型玻璃(丙烯酸複合材料),使其有堅硬材料的剛性與柔軟材料的耐用性。

珍珠母是軟體動物產生的一種有機/無機混合物,通常為軟體動物貝殼的內層物質,由平行排列的六角形霰石小板(一種碳酸鈣)構成,霰石小板再由許多具彈性的高分子聚合物(如蟹殼質、絲蛋白)隔開。歸功於霰石小板的磚塊狀結構排列,可使珍珠母達到幾乎和矽一樣的硬度。

在參考珍珠母的結構後,團隊一開始製造出堅固但不透明的材料,為了透光,研究人員調整了壓克力折射率,最後成功製出透明兼顧的玻璃複合材料,硬度比普通玻璃堅固 3 倍,抗斷裂性則高至少 5 倍。

研究人員表示,新材料可為智慧型手機或其他顯示器更堅固的螢幕。團隊接下來將嘗試改變新材料的顏色、導電性和其他特性,以開發更多用途。

新論文發表在《科學》(Science)期刊。

(首圖來源:Pi-Lens/麥基爾大學