Исследователи из Университета Фридриха Шиллера в Германии создали прозрачный стеклообразный материал, который способен излучать свет в ответ на механическое воздействие. Об этом сообщает сайт Optica.org. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Большинство материалов, демонстрирующих механолюминесценцию (способность излучать свет в ответ на механическое воздействие), были изготовлены в виде порошков, которые не очень универсальны. Прежде всего, их сложно привести в различную геометрическую форму, они требуют дополнительных этапов обработки, таких как инкапсуляция в матричный материал.
Чтобы создать более практичный материал, немецкие исследователи обратились к стеклокерамике. Это относительно новый тип материала, состоящий из кристаллической основы, встроенной в стеклянную матрицу. Кристаллы используются для придания этим материалам очень специфических свойств, в то время как стеклянная матрица позволяет придавать им разную форму с помощью стандартных техпроцессов, используемых для стекла.
«Мы разработали стеклокерамический материал с подобным свойством, подходящий для создания практически любой формы, включая волокна, шарики или микросферы, которые могут быть интегрированы в различные компоненты и устройства», – сказал руководитель исследовательской группы Лотар Вондрачек из Университета Фридриха Шиллера в Йене (Германия).
Новая высокопрозрачная стеклокерамика изготовлена из кристаллов галлата цинка, легированного хромом (ZGO), встроенных в стеклянную матрицу из германата калия. Эти кристаллы придают материалу его механолюминесцентные свойства, но они настолько малы, что не оказывают заметного влияния на визуальную прозрачность стекла.
Исследователи разработали исключительно быстрый и стабильный процесс кристаллизации, который позволяет крошечным кристаллам ZGO однородно осаждаться внутри стекла после того, как ему была придана форма. Они показали, что материалы излучают свет при механическом воздействии, используя стандартные тесты приложения к материалу известной ударной силы.
«Мы обнаружили, что реакция механолюминесценции была воспроизводимой и перезаряжаемой и что она демонстрировала прямую корреляцию с энергией удара», – сказал Вондрачек.
Теперь исследовательская группа из Университета Фридриха Шиллера планирует адаптировать состав стекла таким образом, чтобы из него можно было формировать листовые объекты, оптическое волокно и микросферические шарики, а затем исследовать, как их можно использовать в различных компонентах и устройствах. Ученые также стремятся использовать другие характерные свойства стеклокерамики, такие как термическая, химическая и механическая стабильность, чтобы получить новые полезные функции от стеклообразных материалов.
«Наша работа может помочь механолюминесцентным материалам найти широкое применение в различных областях, включая светоизлучающие этикетки для продуктов и коды безопасности. Он также оказался кстати в связи с объявленным ООН «Международным годом стекла»-2022, призванным показать широкую универсальность и неожиданные свойства стеклянных материалов», – отметил Вондрачек.