玻璃有很多用途,它透明、坚固、抗化学腐蚀、持久耐用,但最大缺点就是脆而易碎。据物理学家组织网1月28日报道,最近,加拿大麦吉尔大学工程师在贝壳的启发下,开发出一种新型结构玻璃,强度超过一般标准玻璃的200倍。相关论文发表在本周的《自然·通讯》杂志上。
研究小组深入研究了一些天然材料,如贝壳、骨头、指甲等,虽然它们都是由脆性的矿物质组成,却有着惊人的韧性和恢复能力,秘密就在于这些矿物质“结合”在一起,形成了一种更大、更坚固的结构单位。
“结合”的意思是,贝壳里包含了大量微小的裂隙线,也叫接口。研究人员解释说,从表面上看这好像削弱了材料的强度和坚固性,但实际上,这是一种精妙的压力偏导器,能将外部压力有效地转向分化。比如某些贝壳的发光内壳层,也叫珍珠母,强度比组成其本身的矿物质要高3000倍。
“引入削弱性的‘接口’会让材料变得更坚固,似乎与人们的直觉相悖,但在天然材料中,这却是一种被普遍采用的强大策略。”研究人员说。利用这种天然策略,他们用一种3维激光在多聚玻璃中刻下一些微小的裂纹,并让微裂纹布满玻璃内部,结果该玻璃的强度提高了200倍,而且在承受冲击力方面变得更好,受到强力冲击时它会轻微弯曲,而不是立即碎掉。而且这种裂纹玻璃还能被“拉伸”,在被拉断前能伸长约5%,普通玻璃只有0.1%。
《科技日报》 2014.1.30文/常丽君