Полимерное стекло, полученное методом MAPLE (атомно-силовая микрофотография Rod Priestley / Princeton University).
Группа учёных из Принстонского университета (США) разработала метод контролируемого получения стабильного стекла из полимеров.
Судя по описанию, представленному в выпуске журнала Nature Materials
от 5 февраля, чудо-стёкла являются экстремально легковесными, обладают
более высокими температурами перехода и сохраняют свои свойства при
гораздо более высоких температурах, чем стёкла обычные. Материал
получали методом напыления, а не простого охлаждения, используя технику
MAPLE (matrix-assisted pulsed laser evaporation, испарение из жидкой
или твёрдой матрицы пульсирующим лазером). В результате происходило
образование стекла в виде наноразмерных глобул — материала с чрезвычайно
интересными теоретическими свойствами, равно как и возможными
практическими применениями.
Обычный, веками отработанный процесс получения стекла начинается с
приготовления расплава, который затем быстро охлаждают, с тем чтобы
вещество проскочило стадию кристаллизации (кристаллизация — медленный
термодинамический процесс, характеризующийся стадией образования
зародышей и их медленным ростом). В итоге продукт сохраняет некоторые
«жидкие» свойства даже в отверждённом состоянии. Технология очень
требовательна к деталям: переход из жидкой фазы в стекло — процесс
кинетический, зависящий от скорости, с которой проводилось охлаждение.
Кроме того, стёкла, полученные обычным методом, нестабильны при высоких
температурах.
Техника MAPLE начинается с приготовления замороженного раствора
полиметилметакрилата — РРМА, полимера, который был выбран для
исследования. После этого раствор подвергается воздействию
пульсирующего лазера, испаряющего некоторое количество свободного
полимера, пары которого осаждаются на подложку из диоксида кремния.
В сравнении с быстроохлаждённым PPMA технология MAPLE позволяет
получать стекло с существенно более высокой температурой перехода
(примерно на 40 ˚С выше). Это означает, что MAPLE-стекло стабильно при
температурах, при которых стекло, полученное быстрым охлаждением
полимера, уже расплавилось бы. Используя измерение индекса преломления,
учёным удалось определить, что MAPLE-стекло на 40% менее плотное, чем
стёкла из того же PPMA, полученные по обычной методике. То есть новый
материал оказался куда легче, и это никак не сказалось на его твёрдости:
более лёгкое стекло столь же устойчиво, как и полученное простым
охлаждением.
Как можно было ожидать, MAPLE-стекло конвертируется в обычное при
быстром нагревании-охлаждении, что приводит к съёживанию глобул вплоть
до их полного исчезновения.
Подождём, когда авторы придумают, как же использовать своё открытие.
По материалам: Ars Technica
|
