分子混合创造超稳定玻璃

瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员成功地创造出一种新型超稳定、耐用的玻璃，其潜在应用范围包括医药、先进数字屏幕和太阳能电池技术。该研究表明，如何混合多个分子(一次最多八个)可以产生一种性能与目前已知的最好的玻璃成型剂一样好的材料。

玻璃，也称为“无定形固体”，是一种没有长程有序结构的材料——它不会形成晶体。另一方面，结晶材料是具有高度有序和重复图案的材料。玻璃不含晶体的事实使其有用。

日常生活中我们通常称为“玻璃”的材料大多以二氧化硅为基础，但玻璃可以由许多不同的材料制成。因此，研究人员总是对寻找新方法来鼓励不同材料形成这种非晶态感兴趣，这可能会导致开发具有改进性能和新应用的新型玻璃。最近发表在科学期刊《科学进展》上的这项新研究代表了该研究向前迈出的重要一步。

“现在，通过简单地混合许多不同的分子，我们突然打开了创造新的更好的玻璃材料的潜力。那些研究有机分子的人知道使用两种或三种不同分子的混合物可以帮助形成玻璃，但很少有人能预计添加更多的分子会取得如此出色的结果，”领导这项研究的研究团队的查尔姆斯大学化学与化学工程系的 Christian Müller 教授说。

适用于任何玻璃成型材料的最佳结果

当液体冷却而不发生结晶时，就会形成玻璃，这一过程称为玻璃化。使用两个或三个分子的混合物来促进玻璃形成是一个成熟的概念。然而，混合大量分子对形成玻璃的能力的影响很少受到关注。

研究人员对多达八种不同苝分子的混合物进行了试验，这些苝分子单独具有很高的脆性——这种特性与材料形成玻璃的难易程度有关。但是将许多分子混合在一起导致脆性显着降低，并形成了具有超低脆性的非常坚固的玻璃形成体。

“我们在研究中制造的玻璃的脆性非常低，代表了最佳的玻璃形成能力，不仅对任何有机材料而且对聚合物和无机材料(如块状金属玻璃)进行了测量。结果甚至优于普通窗玻璃的玻璃成型能力，这是我们所知道的最好的玻璃成型器之一，”化学与化学工程系的博士生、该研究的主要作者 Sandra Hultmark 说。

延长产品寿命，节约资源

更稳定的有机玻璃的重要应用是 OLED 屏幕等显示技术和有机太阳能电池等可再生能源技术。

“OLED 由发光有机分子的玻璃层构成。如果它们更稳定，它可能会提高 OLED 的耐用性，并最终提高显示器的耐用性，”Sandra Hultmark 解释说。

另一个可能受益于更稳定玻璃的应用是药物。无定形药物溶解更快，这有助于在摄入时快速吸收活性成分。因此，许多药物利用形成玻璃的药物形式。对于药物而言，玻璃质材料不随时间结晶是至关重要的。玻璃态药物越稳定，药物的保质期就越长。

“有了更稳定的玻璃或新的玻璃成型材料，我们可以延长大量产品的使用寿命，从而节省资源和经济，”Christian Müller 说。

“具有超低脆性的辛元苝混合物的玻璃化”已发表在科学杂志《科学进展》上。

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