Мастера древнего мира умели удивительно тонко работать со стеклом. Еще во II тысячелетии до нашей эры ремесленники в Египте и Месопотамии добавляли в стекло кобальт и медь, получая насыщенные синие и зеленые оттенки. Такие изделия распространялись по всему Шелковому пути и считались дорогим товаром.
Древние стеклодувы неожиданно помогли ученым создать материал будущего
Ученые неожиданно нашли вдохновение для материалов будущего в технологиях древних стеклодувов. Оказалось, что методы, похожие на те, что использовали мастера тысячи лет назад, могут помочь создавать новое поколение «умного» стекла для электроники, датчиков и улавливания углекислого газа.
Kubicki, Henke et al., Nature Chemistry
Теперь исследователи из Германии и Великобритании решили использовать похожий принцип для создания совершенно нового типа стекла – без привычного кремния.
Стекло с «комнатами» внутри
Современные металл-органические стекла (ZIF и MOF) состоят из атомов металлов и органических молекул. У них нет привычной кремниевой основы, зато есть сложная кристаллическая структура с микроскопическими порами. Благодаря им материал способен удерживать углекислый газ, пропускать свет или работать в сложной электронике.
Такие материалы считаются очень перспективными для климатических технологий, оптоволокна, сенсоров и катализаторов. Но есть проблема: их трудно производить. Обычно такое стекло становится пластичным только при очень высоких температурах, почти на грани разрушения материала.
Помогли старые стекольные приемы
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Chemistry, ученые решили попробовать подход, похожий на древние рецепты стеклоделия: добавить в материал специальные химические модификаторы. Для эксперимента использовали соединения натрия и лития на основе бензимидазолата – вещества, напоминающего добавки, которые веками применялись в традиционном производстве стекла.
Результат оказался неожиданно успешным. Новые добавки сделали материал более гибким в производстве и заметно снизили температуру, при которой стекло размягчается. В одном случае этот показатель удалось уменьшить почти вдвое – с 294 до 161 градуса Цельсия.
Кроме того, структура материала стала более пористой. Объем внутренних «ловушек» для углекислого газа увеличился примерно на 26%, а значит, такое стекло потенциально сможет эффективнее участвовать в технологиях очистки воздуха и хранения CO₂.
Материал будущего с идеями из прошлого
Исследователи считают, что их работа открывает путь к созданию нового поколения высокотехнологичных материалов. Теперь ученые хотят проверить, насколько устойчивым окажется такое стекло в реальных устройствах и промышленности.