Materiál | Odolné sklo

Sklo inspirované perletí je čtyřikrát odolnější vůči nárazům než stávající bezpečnostní skla

  • Perleť vděčí za svou odolnost k nárazům zvláštní vnitřní stavbě
  • Vědci se snažili tuto strukturu napodobit u různých materiálů, ale dlouho se jim to nedařilo
  • Nyní přicházejí s téměř nerozbitným „perleťovým“ sklem
Foto: Ural-66, CC0
Sklo inspirované perletí je čtyřikrát odolnější vůči nárazům než stávající bezpečnostní skla | Foto: Ural-66, CC0

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

Diskuze (5) Další článek: Microsoft otevírá brány Windows pro digitální asistenty. Alexa bude i na zamykací obrazovce

Témata článku: Příroda, Bezpečnost, Výzkum, Materiál, Odolné sklo, Náraz, Tabule, Lastura, Cihlička, Odolnost, Vědec, Ural, Úder, Sklo, Mlž


Určitě si přečtěte

10 novinek Androidu 10, které vás budou bavit

10 novinek Androidu 10, které vás budou bavit

Jan Láska, Vladislav Kluska | 27

Co všechno se spouští se startem Windows a proč by vás to mělo zajímat

Co všechno se spouští se startem Windows a proč by vás to mělo zajímat

** Společně s operačním systémem se spouští řada aplikací a služeb ** Mohou mít negativní dopad na celkovou dobu startu Windows ** Jak získat kontrolu nad automaticky spouštěnými programy?

Karel Kilián | 57

3D tisk pro naprosté zelenáče: Co vyrobíte na laciném stroji za pár tisíc korun

3D tisk pro naprosté zelenáče: Co vyrobíte na laciném stroji za pár tisíc korun

** Domácí 3D tisk je dnes už finančně dostupný prakticky všem ** Lacinou tiskárnu pořídíte za pár tisíc korun ** Jak vlastně tisk probíhá a jak navrhnout, co vytisknout

Jakub Čížek | 67

Kdyby měli železničáři tento superpočítač za 99 dolarů, nepotřebovali by lasery

Kdyby měli železničáři tento superpočítač za 99 dolarů, nepotřebovali by lasery

** Nejmodernější český železniční tunel je prošpikovaný technologiemi ** Za tři tisíce koupíte počítač, který je překoná ** Seznamte se s Nvidia Jetson Nano

Jakub Čížek | 50