Тверда склокераміка залишається прозорою, але починає люмінесціювати під дією механічного стресу.
©Lothar Wondraczek, Friedrich Schiller University Jena
Німецькі вчені створили прозору і тверду склокераміку, яка люмінесціює під механічною напругою. Такий матеріал може стати основою для датчиків, що відстежують деформації мостів та іншої інфраструктури і при цьому взагалі не споживають енергії. Розробники з Єнського університету імені Фрідріха Шиллера пишуть про це в статті, опублікованій в журналі Optical Materials Express.
Спеціальний випуск журналу присвячений Міжнародному року скла, яким ООН оголосила 2022-й, щоб віддати належне важливості цього матеріалу в історії і сьогоднішньому дні людства. Новинка, представлена Лотаром Вондрачеком (Lothar Wondraczek) і його колегами, також отримана на цій основі: склокерамічні матеріали використовують скло з додаванням кристалів інших мінералів. У них поєднуються аморфна і кристалічна фази з різними характеристиками, що надає склокераміці нові корисні властивості — від забарвлення до твердості і теплопровідності.
У новому матеріалі використовується скло германату калію з додаванням кристалів галату цинку (ZGO), допованих хромом і гомогенно, рівномірно розподілених по всьому об’єму. Розміри кристалів настільки малі, що ніяк не впливають на прозорість скла. Разом з тим вони надають склокераміці механолюмінесцентні властивості — здатність випромінювати під дією тиску або іншого механічного стресу. Експерименти показали, що ці властивості зберігаються з часом, а яскравість світіння прямо корелює з прикладеною силою.
Як відзначають автори роботи, дотепер такі матеріали існували в основному у вигляді порошків, не надто зручних для практичного застосування. На відміну від них, склокераміці можна надати будь-які стійкі форми — від плоского до витягнутого тонкого волокна – і використовувати в різноманітних областях. Вчені припускають, що новий матеріал може знайти застосування в якості датчика, що відстежує рухи «кінцівок» роботів або напруги, що виникають в об’єктах інфраструктури. Можливо, з’являться навіть нові освітлювальні прилади, що світяться під тиском.