新型材料LionGlass强度是普通玻璃的10倍 生产过程更环保

新型材料LionGlass强度是普通玻璃的10倍生产过程更环保从窗户到水杯，最常用的玻璃形式在技术上称为钠钙硅酸盐玻璃。制造这种常见材料需要温度高达1500°C(2732°F)的熔炉，这当然会消耗大量能源，并向大气中释放大量二氧化碳。最重要的是，这种玻璃由石英砂、纯碱和石灰石制成，后两者在熔化时都会释放二氧化碳。现在，宾夕法尼亚州立大学的研究人员改进了玻璃的配方，使其生产起来更加环保，同时也更加坚固。该团队将这种新型玻璃组合物系列称为“LionGlass”，通过将纯碱和石灰石替换为氧化铝或铁化合物，获得了新的功能。二氧化硅含量可以从40%到90%（按重量计）变化。更换碳酸盐不仅可以减少熔化过程中的直接排放，还可以将所需温度降低高达400°C(720°F)。这反过来又减少了约30%的能源消耗，从而减少了排放。更好的是，LionGlass的某些成分被发现具有比标准钠钙玻璃至少高10倍的抗裂性。该团队在维氏金刚石压头下测试了样品，发现即使在1千克（2.2磅）的力载荷下，玻璃也不会破裂-相比之下，普通玻璃在仅0.1千克（2.2磅）的载荷下就会开始破裂（0.2磅）。LionGlass的抗裂性可能比这个更高，但这是测试设备所能达到的最高水平。“我们不断增加LionGlass的重量，直到达到设备允许的最大负载，结果发现它根本不会破裂。”该项目研究员尼克·克拉克(NickClark)说。该团队表示，LionGlass的好处在现实世界中可以成倍增加。由于其强度较高，用该材料制成的产品可以更薄、更轻。“我们应该能够减少厚度，同时仍然获得相同水平的抗损伤能力，”该项目的首席研究员约翰·毛罗（JohnMauro）说。“如果我们生产出重量更轻的产品，那对环境就更好了，因为我们使用的原材料更少，生产所需的能源也更少。即使在下游，对于运输而言，这也减少了运输玻璃所需的能源，因此这对每个人来说都是双赢的局面。”该团队已为LionGlass申请了专利，并希望能够尽快将其推向市场。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1368893.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1368893.htm

科学家发明韧性超强的新型氧化物玻璃

科学家发明韧性超强的新型氧化物玻璃在许多方面，玻璃都是现代技术中极具吸引力的材料。然而，玻璃固有的脆性使其容易出现裂缝和断裂，从而限制了其潜在的应用领域。为了在保留玻璃的优势特性的同时大幅提高其韧性，相关研究在很大程度上都未能取得预期成果。创新方法和工艺科学杂志《自然-材料》（NatureMaterials）上介绍的新方法从氧化物玻璃入手，这种玻璃具有相当紊乱的内部结构，是商业应用最广泛的玻璃材料。以含有硅、铝、硼和氧的硅酸铝为例，德国和中国的研究团队现已成功赋予其新的结构。为此，他们在拜罗伊特大学巴伐利亚实验地球化学和地球物理研究所（BGI）采用了高压和高温技术。玻璃状（左）和准晶状（右）毛玻璃的模拟结构。氧、硅、铝和钙元素的原子（从小到大）在周围结构中的有序程度越高，颜色越浅。图片来源：HuTang在10到15千兆帕的压力和大约1000摄氏度的温度下，硅、铝、硼和氧原子聚集在一起，形成类似晶体的结构。这些结构被称为"准晶体"，因为它们与完全不规则的结构差别很大，但它们并不接近晶体的清晰规则结构。利用光谱技术进行的经验分析和理论计算都清楚地显示了这种介于晶体结构和无定形不规则结构之间的中间状态。副结晶的影响即使将压力和温度降至正常环境条件下，铝硅酸盐玻璃中的副晶体结构依然存在。这些结构渗入玻璃后，玻璃的韧性比副结晶化之前高出许多倍。现在的韧性值高达1,99±0,06MPa(m)¹/²。这是氧化物玻璃前所未有的韧性。同时，玻璃的透明度并没有受到副晶结构的严重影响。该研究的第一作者HuTang博士在巴伐利亚实验地球化学和地球物理研究所(BGI)的高压压力机前。图片来源：UBT/Chr.研究人员解释说，玻璃的超常强化是由于从外部作用于玻璃的力，通常会导致玻璃破裂或内部裂缝，而现在主要是针对准晶体结构。它们溶解了这些结构的部分区域，并将它们变回无定形的随机状态。这样，玻璃作为一个整体就获得了更大的内部可塑性，因此在受到这些甚至更强的外力时也不会破裂或开裂。未来展望新研究的第一作者HuTang博士说："我们的发现强调了一种开发高耐受性玻璃材料的有效策略，我们计划在未来几年内继续开展这方面的研究。""副结晶导致的韧性增加表明，原子层面的结构变化会对氧化物玻璃的性能产生重大影响。"巴伐利亚实验地球化学和地球物理研究所的TomooKatsura教授博士补充说："在这个层面上，玻璃作为一种远未枯竭的材料，具有优化的巨大潜力。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1379727.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1379727.htm

华为Mate 50 Pro 10倍抗摔的昆仑玻璃 让网友想到了7年前的moto手机

华为Mate50Pro10倍抗摔的昆仑玻璃让网友想到了7年前的moto手机昨天，华为Mate50Pro正式发布，该机首发昆仑玻璃。官方称“华为昆仑玻璃材质经过24小时高温纳米晶体生长、108道微晶原材及面板加工工序、1600度铂贵金属熔炼工艺的打造，在抗冲击方面可以做到坚若磐石”。它通过复合粒子强化注入，一片昆仑玻璃的面板中就有数亿亿个高强度纳米晶体，抗冲击阻开裂。华为昆仑玻璃还获得了业界首个瑞士SGS五星抗跌耐摔认证，Mate50Pro昆仑玻璃版整机耐摔抗跌落能力相比普通玻璃提升至10倍。对此，有网友想到了摩托罗拉7年前发布的一款手机，国行版命名为motoX极，美版命名为DROIDTurbo2，和华为Mate50Pro类似，motoX极采用“不碎屏”技术，机身坚固。具体来说，motoX极搭载的是5.4英寸MotoShatterShield极御技术显示屏，该屏幕由五层创新保护结构组成，可以吸收手机跌落时所受冲击力，从而保持触摸屏的正常表现及屏幕的完整性。第一层是一体化的硬铝材质基座，能够在手机摔落的时候分散着力，为屏幕提供一个强有力的支撑；第二层为AMOLED柔性显示屏，不仅具有像素密度更高、色域范围更广、响应时间更快等特性，还能够吸收外力，避免碎裂；第三层采用了双触摸架构，提供双重保障，当主触摸架构失灵时，辅触摸架构依然能确保手机的正常使用；第四层为通透防碎内层，在额外提供一道保险机制外，还能展现AMOLED柔性显示屏的靓丽色彩；第五层为极御防碎外层，采用较为精密的防护材料，能够抵御来自外部的冲击和创伤。当时联想为了证明这款手机非常“抗造”，官方提供4年内碎屏保修的售后保障服务。motoX极，美版名为motoDROIDTurbo2...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1313343.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1313343.htm

哈佛大学工程师发现将橡胶阻力提高10倍的方法

哈佛大学工程师发现将橡胶阻力提高10倍的方法SEAS的研究人员开发出一种多尺度方法，使颗粒增强橡胶能够承受高负荷，并在反复使用中抵御裂纹增长。上图中，左侧样品中的裂纹在增长，而右侧样品中的裂纹在经过350,000次循环后仍然完好无损，该样品由多尺度材料制成。资料来源：SuoGroup/HarvardSEAS这项研究发表在《自然》杂志上。改进微粒增强橡胶天然橡胶乳胶柔软而富有弹性。在包括轮胎、软管和阻尼器在内的一系列应用中，橡胶都是由碳黑和二氧化硅等硬质颗粒加固的。自问世以来，这些微粒大大提高了橡胶的刚度，但并没有提高材料在循环拉伸时的抗裂纹增长能力，这种测量方法被称为疲劳阈值。事实上，自20世纪50年代首次测量以来，颗粒增强橡胶的疲劳阈值并没有多大改善。这意味着，即使轮胎经过改进，提高了耐磨性并降低了油耗，但细小的裂缝仍会将大量橡胶微粒带入环境中，对人类造成空气污染，并在溪流和河流中积聚。橡胶工程学的新发现在之前的研究中，SEAS的AllenE.andMarilynM.Puckett力学与材料学教授索志刚领导的研究小组通过延长聚合物链和增加缠结密度，显著提高了橡胶的疲劳阈值。那么颗粒强化橡胶又如何呢？研究小组在高度纠缠的橡胶中加入了二氧化硅颗粒，他们认为颗粒会增加硬度，但不会影响疲劳阈值，正如文献中普遍报道的那样。他们错了。SEAS前研究生、论文共同第一作者杰森-斯特克（JasonSteck）说："这真是个惊喜。我们没想到添加颗粒会提高疲劳阈值，但我们发现疲劳阈值提高了十倍。Steck现在是通用电气航空航天公司的研究工程师。"在哈佛团队的材料中，聚合物链很长而且高度纠缠在一起，而微粒则聚集在一起并与聚合物链共价结合。"事实证明，"论文共同第一作者、前SEAS研究生JunsooKim说，"这种材料能在两个长度尺度上分散裂缝周围的应力：聚合物链尺度和颗粒尺度。这种组合阻止了材料中裂缝的生长"。Kim现为美国西北大学机械工程系助理教授。影响和未来应用研究小组在一块材料上切割出一条裂缝，然后将其拉伸数万次，以此证明了他们的方法。在他们的实验中，裂缝从未扩大。该研究的资深作者索说："我们的多尺度应力分散方法拓展了材料特性的空间，为减少聚合物污染和制造高性能软机器打开了大门。"哈佛大学技术开发办公室驻校专家、论文合著者雅科夫-库佐夫斯基（YakovKutsovsky）说："设计新型弹性材料的传统方法忽略了利用多尺度应力分散实现高性能弹性材料广泛工业用途的这些关键见解。这项工作中开发和展示的设计原则可适用于广泛的工业领域，包括轮胎和工业橡胶制品等大批量应用，以及可穿戴设备等新兴应用。"编译自/scitechdaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1419801.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1419801.htm

我国一千年玻璃鸭是全球限量款：仅一件 用途成谜

我国一千年玻璃鸭是全球限量款：仅一件用途成谜其造型相当奇特，有着鸭嘴一样的扁口和鼓鼓的大肚子，背上的翅膀和肚子下的脚，身后拖着细长的尾巴，尾巴有微微的损坏，身上有用玻璃条粘成的花纹，远远看去，就像一只伸展身体的小鸭子，因此得名“鸭形玻璃器”。据研究鸭形玻璃器是“吹”出来的，这种技术最早出现在古罗马，所以也叫罗马玻璃，根据检测，其为钠钙玻璃，当时的中国还不能生产这类玻璃器，因此研究人员推测，这批玻璃器都是通过草原丝绸之路，来到中国的罗马玻璃。虽然外貌“吸睛”，但它的用途仍是个谜。有人认为，它是提醒人们不要自满的“实物座右铭”；还有人说它是用来封存珍贵物品的收纳盒。你觉得它是干什么的？...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1369813.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1369813.htm

受贝壳启发 一种水泥复合材料的柔韧性提高了19倍

受贝壳启发一种水泥复合材料的柔韧性提高了19倍大自然以利用有限、适度的材料开发轻质而坚韧的材料而闻名，这些材料被排列成巧妙的结构。以珍珠质为例。一些软体动物贝壳闪闪发光的内层通常被称为珍珠母，它是一种有机-无机复合材料，由硬质矿物文石的六角形薄片组成的三维砖墙图案，由柔软的超弹性生物聚合物粘合而成。虽然文石片非常脆，但生物聚合物的柔韧性使其能够在拉应力作用下滑动，从而使珍珠质成为一种坚韧的材料，能够在断裂前发生显著变形。现在，普林斯顿大学土木与环境工程系的研究人员通过模仿天然珍珠质的结构，创造出了一种新型的优质水泥复合材料。天然珍珠层由文石薄片组成，由一种超弹性生物聚合物粘合在一起这项研究的第一作者、普林斯顿大学工程系研究生沙山克-古普塔（ShashankGupta）说："软硬成分之间的协同作用是珍珠质具有非凡机械特性的关键。如果我们能设计出抵抗裂纹扩展的混凝土，我们就能让它变得更坚硬、更安全、更耐用。"为了制作珍珠状复合材料，研究人员用水泥浆片制作了六角形片材，并将其分层，中间用聚乙烯硅氧烷（PVS）隔开，聚乙烯硅氧烷是一种超弹性生物聚合物。然后用这种材料制成的横梁对复合材料的机械响应进行了测试，并与用固体（整体）浇注水泥浆制成的横梁进行了比较。研究人员对梁进行了缺口三点弯曲（3PB）试验，即在梁的中部向下施压，在两端向上施压，以评估抗裂性或断裂韧性。试验结果表明，水泥浆浇注的"硬"梁很脆；由于没有柔韧性（延展性），它们在达到失效点时突然完全断裂。相比之下，珍珠质复合梁的延展性是对照梁的19倍，断裂韧性是对照梁的17.1倍，而强度几乎相同。研究人员制作的珍珠质水泥复合材料示意图普林斯顿大学建筑材料与增材制造（AM2）实验室负责人、该研究的通讯作者雷扎-莫伊尼（RezaMoini）说："我们的生物启发方法不是简单地模仿自然界的微观结构，而是学习其基本原理，并利用这些原理来指导人造材料的工程设计。使珍珠质外壳坚硬的关键机制之一是纳米级的片状滑动。在这里，我们重点研究了片剂滑动的机制，通过工程设计使水泥浆的内置表层结构与聚合物的特性以及它们之间的界面保持平衡。换句话说，我们有意在脆性材料中设计缺陷，以此在设计上使其变得更坚固"。当然，这些结果都是在实验室中得出的。研究人员计划在实际环境中测试生物启发水泥复合材料，并研究其机械性能是否可用于提高混凝土和瓷器等其他材料的抗裂性。这项研究发表在《先进功能材料》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1434604.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1434604.htm