Стекло является один из древнейших материалов, используемых человеком. Благодаря своим химическим свойствам это вещество широко используется в медицине, оптике, телекоммуникациях и химической промышленности.
При этом существующие технологии производства стекла обладают рядом недостатков. Например, это дорогостоящий и энергозатратный процесс, который к тому же не позволяет придавать стеклу сложные формы. Простой пример: если выдуть из стекла вазу относительно просто, то создать шестерёнку будет весьма затруднительно.
Это одна из причин почему в XX веке широкое распространение получил пластик. Этот материал можно заливать в готовые пресс-формы и миллионами штамповать дешёвые детали самых разнообразных форм и размеров, которые к тому же будут достаточно долговечны, прочны и могут быть окрашены в самые разные яркие цвета. Почти идеальный материал.
Почти, да не идеальный. Ведь ни один существующий полимер ещё не сравнился со стеклом в универсальности применения.
Новая технология, представленная учёными из Фрайбургского университета в Германии, может радикально изменить ситуацию. Она позволяет отливать стекло под давлением, придавая ему любую желаемую форму. Эта разработка позволит быстро и экономично заменить стеклом как массовую полимерную продукцию, так и высокотехнологичные детали из полимеров. На всякий случай напомним, что с засильем пластика сейчас пытается бороться весь мир. Ведь эффекты, которые он оказывает на организм, до сих пор не изучены в достаточной мере. Между тем стекло является куда более инертным (плохо вступающим в реакции) материалом. Да и на микрочастицы оно само по себе не распадается.
Новая разработка получила название стекломер (glassomer).
Процесс литья начинается с подготовки: создания мелких полимерных гранул, в каждой из которых "замурованы" крохотные частицы кварцевого стекла. Эти гранулы погружаются в стандартную машину для литья под давлением. Машина плавит полимер и затем заливает его в нужную форму.
На этом этапе деталь выглядит так, будто сделана из обычного пластика.
Затем деталь омывают водой и погружают в раскалённую до 600 ⁰C печь. Полимер при этом частично вымывается водой, а его остатки сгорают в печи. После этого деталь нагревают до 1300 ⁰C, и частицы стекла в нём сплавляются между собой (не замуровывая в себе пластик, для чего и нужен промежуточный нагрев). Так и получается полностью стеклянный конечный продукт нужной формы.
Эта технология не только позволяет быстро получать большие количества сложных стеклянных изделий, она ещё и требует гораздо меньших затрат энергии, чем производство обычного стекла. К тому же часть связующего полимера (тот, который в процессе удаляется с водой) можно использовать заново.
Разработчики подчеркивают, что изделия, полученные методом Glassomer, можно будет использовать в технологиях передачи данных, в оптике и солнечной энергетике, в медицине и для создания так называемых "лабораторий на чипе".
Подробности нового метода производства изделий из стекла описаны в научной статье, опубликованной в престижном научном издании Science.
Больше новостей из мира науки и технологий вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".
