Smartphone-Displays werden "unzerbrechlich"

Perlmutt von Muscheln als Vorbild - Neuer Glasflocken-Acryl-Mix ahmt biologische Struktur nach

Strukturen von "unzerbrechlichem Glas" (links) und Perlmutt (Fotos: mcgill.ca)

Montreal (pte014/29.09.2021/12:30)

Neuartiges Glas, das Forscher der McGill University https://www.mcgill.ca im kanadischen Montreal entwickelt haben, ist unzerbrechlich. Es könnte die Lösung für ein ärgerliches Phänomen sein. Viele Smartphones werden unbrauchbar, weil das Glas des Displays zerbricht. Mit dem neuen Material besteht die Gefahr nicht mehr.

[b]Gleichzeitig fest und haltbar[/b]

Allen Ehrlicher, Assistenzprofessor für Bioingenieurswesen an der Hochschule, orientierte sich bei der Entwicklung an Muschelschalen, genauer an Perlmutt, das das Innere der Schalen überzieht. Dabei handelt es sich um ein Verbundmaterial, das aus mehreren Schichten aufgebaut ist. Sie ergänzen sich, sodass sie insgesamt eine äußerst hohe Festigkeit erreichen. „Die Natur ist ein Meister des Designs", sagt Ehrlicher. „Die Struktur biologischer Materialien zu studieren und zu verstehen, wie sie funktionieren, bietet Inspiration und manchmal Blaupausen für neue Materialien." Perlmutt sei gleichzeitig fest und haltbar. Es sei aus steifen Materialien aufgebaut, die mit weichen Proteinen überzogen seien, die hochelastisch sind. Diese Sandwich-Struktur sei 3000 Mal fester als die Materialien für sich genommen.

[b]Werkstoffverbund war die Lösung[/b]

Ehrlicher und sein mittlerweile promovierter Doktorand Ali Amini bauten diese Struktur mit Schichten aus Glasflocken und Acryl nach, was zu einem außergewöhnlich starken Material führte, das kostengünstig herzustellen war. Dummerweise war es undurchsichtig, also für Displayabdeckungen unbrauchbar. Um Transparenz zu erreichen gingen sie noch einen Schritt weiter. „Durch die Abstimmung des Brechungsindex des Acryls haben wir es mit dem Glas vermischt du so einen wirklich transparenten Verbundwerkstoff geschaffen", so Amini.

[b]Jetzt werden intelligente Technologien integriert[/b]

Techniken wie Vorspannen und Laminieren können helfen, Glas zu verstärken, aber sie sind teuer und funktionieren nicht mehr, sobald die Oberfläche beschädigt ist" sagt Ehrlicher. „Bisher gab es Kompromisse zwischen hoher Festigkeit, Zähigkeit und Transparenz. Unser neues Material erfüllt dagegen alle Ansprüche." Es sei dreimal stärker als normales Glas und mehr als fünfmal bruchfester.

Als nächste Schritte planen sie, in das Verbundmaterial „intelligente Technologie" zu integrieren, die Eigenschaften wie Farbe, Mechanik und Leitfähigkeit des Glases zu verändern.

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