Оконные стеклопакеты перестанут разрушаться

Учёным из Университета Макгилла (Канада), вдохновлённым природными свойствами раковин моллюсков, удалось разработать методику, позволяющую сделать стекло менее ломким, что даёт основание полагать, что в скором времени оконные стеклопакеты перестанут разрушаться, сообщает портал ОКНА МЕДИА.

Обычно, когда стекло падает на пол или подвергается другому механическому воздействию такого рода, оно разрушается. Но в будущем, благодаря методике, разработанной в отделе машиноведения Университета Макгилла, когда то же самое происходит со стеклом, оно просто гнётся и немного деформируется. Это происходит потому, что профессор Франсуа Бартела (François Barthelat)  и его команда успешно использовали феномен из механики природных структур, таких как раковины морских моллюсков, в целях значительного повышения ударной вязкости стекла.

Раковины моллюсков состоят из около 95 процентов карбоната кальция, который очень хрупкий в чистом виде. Но перламутр, или перламутровый слой, который покрывает внутренние оболочки раковины, состоит из микроскопических сегментов, которые немного похожи на миниатюрные блоки конструктора Lego, что делает этот природный материал чрезвычайно прочным и жестким. Именно поэтому учёные изучали его структуру в течение последних двадцати лет. Как показали опыты, границы сегментов перламутра отличаются сложной волнистой формой, у них нет прямых граней.

Как рассказал профессор Франсуа Бартела, предыдущие попытки воссоздать структуру перламутра оказались делом сложным. Представьте себе попытку построить стену Lego из микроскопических строительных блоков. Это не самая простая вещь в мире. Вместо этого команда учёных приняла решение заняться изучением внутренних «слабых» границ в структуре перламутра, а затем использовать лазеры для гравировки сети 3D микротрещин в стеклах с целью создания аналогичных слабых границ.

Результаты оказались впечатляющими. Исследователи смогли увеличить ударную вязкость стекла в 200 раз по сравнению с не выгравированными подложками. После гравировки сетей микротрещин в виде волнистых линий на поверхности боросиликатного стекла, они при механическом воздействии были в состоянии остановить распространение трещин и препятствовали их увеличению. Затем эти микротрещины были заполнены полиуретаном, хотя этот второй процесс не является существенным, так как волнистых микротрещин достаточно, чтобы остановить стекло от разрушения.

Исследователи работали со стеклами небольшого размера, но Бартела считает, что процесс будет очень легко масштабироваться до любого размера листа стекла. По его словам, полученные знания могут помочь ужесточить стекла или другие материалы. С помощью данной модели микротрещин, при ударе реально перенаправлять за счёт поглощения энергии процесс образования больших трещин.

Учёные решили работать со стеклом, потому что хотели начать с архетипически хрупкого материала . Но в будущем они планируют перейти к работе с керамикой и полимерами.
Стеклопакет, невзирая на множественные инновации производителей, по прежнему остаётся самой хрупкой частью окна. Особенно с разбитыми стёклами знакомы жители нижних этажей. Битые стеклопакеты – это бич наших подъездов в многоэтажных домах, а также головная боль РЖД. На восстановление остекления ежегодно страна тратит астрономические суммы, что особенно ярко показал челябинский метеорит. Частный потребитель также часто пытается найти ответ на вопрос: Что делать, если треснуло оконное стекло? До сих пор ответ был один – заменить стеклопакет, а иногда и всё окно. Поэтому, если разработка канадских учёных выйдет на промышленные масштабы, то долговечность пластиковых окон возрастёт в разы.