仿“珍珠母”玻璃完勝鋼化玻璃

Zhen Yin

珍珠母是見于海貝內(nèi)側(cè)乳白色的生物性復(fù)合物。在珍珠母屬性的啟發(fā)下，研究人員設(shè)計了一種新型的易延展但又堅韌且高度抗沖擊的玻璃。

這種珍珠母仿生材料的沖擊耐力比廣泛使用的鋼化和夾層玻璃高出一倍以上，但它又同時維持了令玻璃成為我們?nèi)粘Ｉ钪凶钇毡椴牧系娜开毺仄焚|(zhì)。因其光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、化學(xué)和力學(xué)性能而備受青睞，從高層建筑到手機(jī)，哪里都能看到玻璃的存在。

然而，盡管有所有這些長處，但玻璃是一種本質(zhì)上脆性的物料。盡管鋼化和夾層玻璃比普通玻璃更耐撞擊，但這些材料通常也缺乏在那些材料故障會產(chǎn)生嚴(yán)重后果的應(yīng)用中所需的韌性。

為了構(gòu)建更好的玻璃，Zhen Yin和同事注意到了珍珠母，這是被納入軟體動物殼內(nèi)的天然耐沖擊材料，因為貝殼能保護(hù)它們?nèi)彳浀纳眢w避免被其他動物強(qiáng)力咬嚙。該材料天然堅韌性的關(guān)鍵是它有著獨特的構(gòu)造。其構(gòu)建與磚墻相似，珍珠母是由生物聚合物鍵合的微觀礦物小片疊層組成的，它們在受到應(yīng)力時能彼此滑動。

Yin等人用硼硅酸鹽玻璃薄片設(shè)計了一種具有類似能力的夾層玻璃，這些分層的薄片是用一種合成的乙烯—醋酸乙烯酯結(jié)合的。通過模仿珍珠母的“小片滑動機(jī)制”，所施加的大量的機(jī)械能（可能會導(dǎo)致其他玻璃粉碎）可被消散。據(jù)研究結(jié)果披露，珍珠母樣玻璃比鋼化和夾層玻璃的抗沖擊力高2～3倍。在相關(guān)文章中，Kyriaki Datsiou對這種新型玻璃的局限性及改善它的途徑進(jìn)行了討論。