Materialwissenschaft
01.10.2021, 07:30 Uhr
Smartphone-Displays werden «unzerbrechlich»
Kanadische Forscher haben ein quasi «unzerbrechliches» Glas für mobile Geräte wie Smartphones entwickelt. Es besteht aus einem Glasflocken-Acryl-Mix, der die biologische Struktur von Perlmutt nachahmt.
Perlmutt von Muscheln dient den Forschern der McGill-Universität in Kanada als Vorbild für die Entwicklung von «unkaputtbarem» Glas
(Quelle: PI-Lens/McGill)
Forscher der McGill University haben eigenen Angaben zufolge «unzerbrechliches» Glas entwickelt. Es könnte die Lösung für zu Boden gefallene Smartphones sein, die unbrauchbar werden, weil das Glas des Displays zerbricht. Mit dem neuen Material besteht die Gefahr nicht mehr, sagen zumindest die Entwickler.
Gleichzeitig fest und haltbar
Allen J. Ehrlicher, Assistenzprofessor für Bioingenieurswesen an der Universität, orientierte sich bei der Entwicklung an Muschelschalen, genauer an Perlmutt, welches das Innere der Schalen überzieht. Dabei handelt es sich um ein Verbundmaterial, das aus mehreren Schichten aufgebaut ist. Sie ergänzen sich, sodass sie insgesamt eine äusserst hohe Festigkeit erreichen.
«Die Natur ist ein Meister des Designs. Die Struktur biologischer Materialien zu studieren und zu verstehen, wie sie funktionieren, bietet Inspiration und manchmal Blaupausen für neue Materialien», so Ehrlicher. Perlmutt sei gleichzeitig fest und haltbar. Es sei aus steifen Materialien aufgebaut, die mit weichen Proteinen überzogen und hochelastisch sind. Diese Sandwich-Struktur sei 3000-mal fester als die Materialien für sich genommen.
Werkstoffverbund als Lösung
Ehrlicher und sein Kollege Ali Amini haben die Struktur mit Schichten aus Glasflocken und Acryl nachgebaut, was zu einem aussergewöhnlich starken Material führte, das zudem kostengünstig herzustellen war. Leider war es undurchsichtig, also für Display-Abdeckungen unbrauchbar. «Durch die Abstimmung des Brechungsindexes des Acryls haben wir es mit dem Glas vermischt und so einen wirklich transparenten Verbundwerkstoff geschaffen», erzählt Amini.
«Techniken wie Vorspannen und Laminieren können helfen, Glas zu verstärken, aber sie sind teuer und funktionieren nicht mehr, sobald die Oberfläche beschädigt ist. Bisher gab es Kompromisse zwischen hoher Festigkeit, Zähigkeit und Transparenz. Unser neues Material erfüllt dagegen alle Ansprüche», sagt Ehrlicher. Es sei dreimal stärker als normales Glas und mehr als fünfmal bruchfester. Als nächste Schritte planen sie, in das Verbundmaterial «intelligente Technologie» zu integrieren, um Eigenschaften wie Farbe, Mechanik und Leitfähigkeit des Glases zu verändern.
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