تصنيع زجاج فائق القوة.. قفزة في صناعة الهواتف الذكية
تمكّن كيميائيون من صنع زجاج قوي جدا مقاوم لجميع أنواع التأثيرات؛ ابتكار يُحدث ثورة في صناعة الهواتف المحمولة. ووفقاً لوكالات يعد الزجاج من نواحٍ عديدة، مادة جذابة للتقنيات الحديثة. ومع ذلك، فإن هشاشتها المتأصلة، والتي تجعلها عرضة للتشقق والكسر، تحد من تطبيقاتها المحتملة؛ لكن الجهود البحثية لتعزيز قوة الزجاج بشكل كبير مع الحفاظ على خصائصه المفيدة باءت بالفشل.
ويبدأ النهج الجديد بزجاج الأكسيد، الذي يتمتع ببنية داخلية غير منتظمة نسبيا، وهي أكثر المواد الزجاجية استخدامًا تجاريًا. ومؤخرا تمكنت مجموعة بحثية مكونة من باحثين ألمان وصينيين من إعطاء بنية جديدة للزجاج باستخدام سيليكات الألومنيوم التي تحتوي على السيليكون والألومنيوم والبورون والأكسجين. واستخدموا تقنيات الضغط العالي ودرجات الحرارة المرتفعة في معهد البحوث البافاري للكيمياء الجيوفيزيائية والجيوفيزياء التجريبية (BGI) بجامعة بايرويت.
فعند ضغوط تتراوح بين 10 و15 جيجا باسكال ودرجات حرارة تبلغ حوالي 1000 درجة مئوية، اجتمعت ذرات السيليكون والألومنيوم والبورون والأكسجين معًا لتكوين هياكل تشبه البلورات. تسمى هذه الهياكل "نظير البلورية"؛ لأن لديهم اختلافات كبيرة مع البنية غير المنتظمة تمامًا، ومن ناحية أخرى، فهي لا تقترب من البنية المنتظمة الشفافة للبلورات. كما أظهر كل من التحليل التجريبي باستخدام الطرق الطيفية والحسابات النظرية بوضوح حالة متوسطة بين الهياكل البلورية والاضطراب غير المتبلور. وحتى بعد خفض الضغط ودرجة الحرارة إلى الظروف المحيطة العادية، تبقى الهياكل شبه البلورية في زجاج ألومينوسيليكات. يشرح العلماء سبب القوة غير العادية للزجاج على النحو التالي: القوى المطبقة على الزجاج من الخارج، والتي عادة ما تؤدي إلى كسور أو تشققات داخلية، يتم تطبيقها الآن بشكل أساسي على الهياكل شبه البلورية. وقد قاموا بإذابة مناطق من هذه الهياكل، وأعادوها مرة أخرى إلى حالة عشوائية غير متبلورة. بهذه الطريقة، يصبح الزجاج عمومًا أكثر مرونة من الداخل، بحيث لا ينكسر أو حتى يتشقق عند تعرضه لقوى أكبر.