ساخت شیشه‌های فوق چقرمه با الهام گرفتن از صدف‌های دریایی

طبیعت همواره  بزرگ ترین الهام بخش انسان‌ها در اختراعات و ابداعات بوده است. احتمالا تاکنون در خصوص صفحات گوریلا گلس یا شیشه‌های یاقوتی و کاربرد آن‌ها در تلفن‌های هوشمند مطالب زیادی خوانده‌اید و چه بسا بارها آروزی داشتن تلفنی مجهز به مقاوم‌ترین صفحه‌ی نمایش را در سر پرورانده‌اید. خب اگر این طور است باید گفت اگر در آینده لیوان یا خدای نکرده تلفن هوشمندتان از دستتان رها شد و نشکست می‌توانید از صدف‌های دریایی تشکر کنید! دانشمندان در دانشگاه McGill مونترال با الهام گرفتن از صدف‌های دریایی توانستند فرایندی جدید طراحی کنند که در طی آن شیشه‌ها را بسیار چقرمه تر سازند. اجسام ساخته شده با این فرایند به جای اینکه بشکنند انرژی ناشی از برخورد را صرف تغییر شکل خود می‌کنند.

اگر شما به لایه‌ی داخلی صدف این نرم تنان نگاهی بیاندازید حتما متوجه ماده‌ی درخشان و رنگین کمانی داخل آن خواهید شد. این ماده که nacre خوانده می‌شود در حقیقت همان ماده‌ی اولیه ساخت مروارید است و مقاومت صدف نیز از آن ناشی می‌شود. لایه خارجی که از بیرون دیده می‌شود تقریبا به طور کامل از کلسیم کربنات ساخته شده که بسیار شکننده است و مقاومت چندانی ندارد.

این گروه که به سرپرستی پروفسور François Barthelat هدایت می‌شد، با مطالعه بر روی ساختار nacre متوجه شدند که این ماده از صفحات میکروسکوپی مجزایی تشکیل شده است که بسیار شبیه به اجزای لگو در هم قرار گرفته اند. این پژوهشگران همچنین متوجه شدند که این صفحات به جای مستقیم قرار گرفتن به شکلی موج مانند – مثل دندانه‌های یک اره- در کنار هم قرار می‌گیرند. دانشمندان با تقلید این ساختار در صفحات میکروسکوپی شیشه‌ای با استفاده از لیزر و شکل دهی ساختاری موجی در آن‌ها متوجه شدند که این ساختار در برخورد با ضربات به کمک میکروکرک‌هایی که درون خود دارد انرژی را جذب و و آن را پخش می‌کند، در نتیجه شیشه نمی‌شکند و تنها به صورت میکروسکوپی تغییر شکل می‌دهد. صفحات ساخته شده با این روش تا 200 برابر صفحات معمولی چقرمه و مقاوم برابر شکستن بودند.

به اعتقاد پروفسور Barthelat بزرگ کردن مقیاس این فرایند تا رسیدن به تولید صنعتی کار چندان دشواری نیست و می‌توان با اعمال این روش در مواد دیگری همچون سرامیک‌ها و پلیمرها آن‌ها را نیز به شدت بهبود داد.

اگر می‌خواهید در خصوص این فرایند بیشتر بدانید می‌توانید به مجله‌ی Nature Communications مراجعه کنید.