Sklo je skvělý materiál. Jeho velkou slabinou je však křehkost. Už během výroby vznikají na povrchu skel mikroskopické prasklinky, které se při úderu šíří hlouběji do materiálu. Výsledkem je roztříštění skla na bezpočet větších či menších ostrých střepů.
Pokud chceme zvýšit odolnost skla proti nárazu a zároveň chránit lidi před zraněním ostrými úlomky, nezbývá, než složit skleněnou tabuli z několika tenčích vrstev slepených navzájem polymerem. Většina úlomků pak zůstane zachycená v polymeru. Navíc se do sebe střípky navzájem „zaklesnou“ a to udrží rozbitou tabuli skla pohromadě.
I ta nejlepší nárazuvzdorná skla blednou před sklem, které vyrobil tým vědců z montrealské McGill University vedený Francoisem Barthelatem. Kanadské vědce inspirovala k nové koncepci skla perleť z lastur mlžů, která vyniká odolností k nárazům.
Nejeden vodní predátor by si na mlžích rád pochutnal, ale k obsahu nerozbitných lastur se prostě nedostane. Jedním z mála tvorů, kteří se dokážou dostat mlžům na kobylku hrubou silou, je mořský korýš strašek.
Ten rozbije lasturu jedinou ranou svých kyjovitých končetin. Jeho úder je tak prudký, že za končetinou vzniká ve vodě vakuum. Strašek si k tomu vyvinul speciální konstrukci končetin, aby si je při úderu neroztříštil. Mořské vydry roztloukají lastury údery kamenem.
Skleněná mikroskopická zeď
Perleť má velmi zvláštní stavbu, která připomíná zeď z mikroskopických cihliček. Maličkaté kvádříky aragonitu jsou v perleti poskládány skutečně jako cihly ve zdi do dokonale uspořádaných vrstev a sloupců. Navzájem jsou tyto aragonitové „cihličky“ spojeny organickými molekulami sloužícími jako malta.
Aragonit je tvrdý, organické molekuly měkké a pružné. Dohromady dává tato kombinace materiálů perleti nejen nádherný vzhled, ale především vysokou odolnost vůči nárazům.
Francois Barthelat a jeho spolupracovníci si připravili tenké tabulky o síle 0,22 milimetru a laserem do nich vypálili drážky, kterými dodali sklu vzhled připomínající tabulku čokolády s dílky ve tvaru čtverce nebo šestiúhelníku.
Tabulky skla vědci naskládali na sebe a slepili je dohromady vrstvami měkkého a průhledného etylénvinylacetátu o síle 0,125 milimetru. Tabulky skla se přitom rozpadly na jednotlivé dílky, které však udržel na místě etylénvinylacetát. Vzniklo tak sklo s vnitřní strukturou napodobující perleť – tvrdé skleněné „cihličky“ spojovala „malta“ pružného plastu.
Průhlednost byla jen nepatrně nižší než u stejně silného obyčejného skla. Zato mechanické vlastnosti se výrazně vylepšily. Ve srovnání s lepenými bezpečnostními skly je „perleťové“ sklo až čtyřikrát odolnější vůči nárazům. Ve srovnání se skleněnou tabulí o stejné síle vzdoruje až čtyřiadvacetkrát silnějším úderům.
Barthelat prokázal, že při úderu kloužou jednotlivé dílky skla v „perleťovém“ skle po sobě a jsou přitom drženy etylénvinylacetátem. Tím se síla úderu rozloží ve skle na rozsáhlou oblast a v žádném místě není překročena mez, za kterou by tabule povolila a rozbila se.
Pramen: Science, Titulní foto: Ural-66, CC0