【中玻網(wǎng)】加州大學(xué)洛杉磯分校的機械工程師和材料科學(xué)家已開(kāi)發(fā)出一種利用納米顆粒來(lái)增強玻璃原子結構的工藝，實(shí)驗證明這種產(chǎn)品的強度至少比現有的任何玻璃強5倍。

　　通過(guò)這種工藝可制備出多種工業(yè)用途玻璃，如可承受高溫的發(fā)動(dòng)機部件、工具，建筑用途的門(mén)、桌子以及特殊設計的玻璃等。目前該研究成果已在線(xiàn)發(fā)表在A(yíng)dvanced Materials期刊上，未來(lái)將被納入到印刷版中。作者寫(xiě)道，利用同樣工藝也可以制造更堅固的陶瓷，如能承受較端高溫的航天器部件。

　　在材料科學(xué)中，“韌性”是用于衡量材料抵抗裂紋擴展斷裂的能力的一個(gè)數值。雖然玻璃和陶瓷的韌性可以通過(guò)外部處理（如化學(xué)涂層）進(jìn)行增強，但這些方法并沒(méi)有改變材料本身易碎的事實(shí)。加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員從金屬的原子結構中得到啟發(fā)，認為如果能在玻璃種加入這種結構，那么材料就在受到?jīng)_擊時(shí)就有可能不會(huì )發(fā)生破裂。

破碎的玻璃

　　“結合玻璃和陶瓷的化學(xué)鍵其實(shí)非常僵硬，而金屬中的鍵合則具有一定的靈活性，”加州大學(xué)洛杉磯分校薩繆利工程學(xué)院研究員Xiaochun Li說(shuō)?！爱敍_擊力足夠大時(shí)，玻璃和陶瓷中產(chǎn)生的裂縫會(huì )以大致筆直的路徑快速傳播通過(guò)材料。但當金屬遭受沖擊時(shí)，由于化學(xué)鍵較易變形，因此可作為減震器使得原子能在保持結構的同時(shí)四處移動(dòng)?！?/p>

　　因此研究人員設想，若能向玻璃中注入碳化硅納米顆粒（類(lèi)金屬陶瓷），或許材料就能在開(kāi)裂前吸收更多能量。為了有助于確保納米顆粒均勻分散，他們將納米顆粒添加到華氏3000度（約1649攝氏度）的熔融玻璃中。待玻璃凝固后，嵌入的納米顆粒就會(huì )成為潛在裂縫的障礙。當斷裂確實(shí)發(fā)生時(shí)，微小的顆粒會(huì )迫使它分支成微小的網(wǎng)絡(luò )狀，不再呈直線(xiàn)通過(guò)，使玻璃在開(kāi)裂之前能從裂縫中吸收更多的能量。

　　目前加州大學(xué)洛杉磯分校團隊在實(shí)驗中開(kāi)發(fā)出的玻璃塊呈微乳白色，不夠透明，但李認為這個(gè)工藝也適合創(chuàng )造透明玻璃。該研究的其他作者是李氏科學(xué)實(shí)驗室的訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者Qiang-Guo Jiang；于2018年獲得加州大學(xué)洛杉磯分校的博士學(xué)位的Chezheng Cao和Ting-Chiang Lin；廣東工業(yè)大學(xué)工程學(xué)教授Shanghua Wu。