Běžné sklo je sice krásné, ale nebývá zrovna vzorem pevnosti. Nicméně, i sklo může klamat tělem. Gustavo Rosales-Sosa z Institut průmyslových věd Tokijské univerzity a jeho kolegové vyvinuli sklo, které je obstojně průhledné, ale přitom je pevnější, než celá řada kovů. Svůj výzkum publikovali v časopisu Scientific Reports.
(Kredit: G. Rosales-Sosa)
Nerozbitné a přitom pěkně průhledné sklo, které by vydrželo pád přístroje na zem anebo divokou srážku, by s otevřenou náručí uvítali v mnoha různých aplikacích. Jen si to představte, bezpečná okna, chytré telefony a tablety, po kterých mohou šlapat děti, a nic se jim nestane. Materiáloví vědci se o to samozřejmě snaží už dlouho a hledají různé cesty, jak vytvořit pevnější sklo.
Jednou z možností, jak toho dosáhnout, je přidání většího množství oxidu hliníku, konkrétně oxidu hlinitého (Al2O3), tedy aluminy. Dřívější výzkumy ukázaly, že sklo s vyšším obsahem oxidu hlinitého by mohlo být mnohem pevnější než tradiční sklo. Až doposud to ale byly jenom teoretické úvahy a vědcům se nedařilo a nedařilo takové sklo vyrobit. Během výrobního procesu totiž dochází k zásadnímu zvratu, kdy větší množství aluminy ve směsi pro výrobu skla způsobí, že se v místě dotyku směsi s povrchem nádoby vytvoří krystaly oxidu křemičitého (SiO2). V té chvíli je směs pro výrobu skla nepoužitelná.
Rosales-Sosa a spol. ale vymysleli trik, jak nesnáz s krystaly oxidu křemičitého překonat. Je to geniálně jednoduché, prostě vynechali z procesu výroby nádobu. Použili totiž takzvanou aerodynamickou levitaci, během níž drží směs pro výrobu skla ve vzduchu proud kyslíku. Jako míchadlo při aerodynamické levitaci využili laserovým paprsek. Výsledkem převratného výrobního postupu je sklo označované jako 54Al2O3-46Ta2O5 s rekordním obsahem oxidu hlinitého, který přesahuje všechny dosavadní vyrobená skla. Na jeho struktuře se očividně podílí i oxid tantaličný (Ta2O5).
Testy nového skla ukazují, že je pevnější než většina kovů a téměř tak pevné jako ocel. I spolupracující badatelé Japonského výzkumného institutu synchrotronového záření pomocí MAS NMR (Magic Angle Spinning Nuclear Magnetic Resonance) spektroskopie potvrdili unikátní strukturu nového skla. Mezi výzkumem Tokijské univerzity a intenzivní výrobou chytrých telefonů s nerozbitným sklem už stojí v podstatě jediná klíčová věc – technologie ekonomicky přijatelné průmyslové výroby takového skla. Rosales-Sosa a spol. na tom pracují a podle všeho jsou si jistí, že se jim to brzy povede.
Literatura
Tech Xplore 4. 11. 2015, Scientific Reports 5: 15233, Wikipedia (Magic angle spinning).