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pte20210929014 Produkte/Innovationen, Forschung/Entwicklung

Smartphone-Displays werden "unzerbrechlich"

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


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

Montreal (pte014/29.09.2021/12:30) - Forscher der McGill University http://mcgill.ca haben eigenen Angaben nach "unzerbrechliches" Glas entwickelt. Es könnte die Lösung für gestürzte Smartphones sein, die werden unbrauchbar, weil das Glas des Displays zerbricht. Mit dem neuen Material besteht die Gefahr nicht mehr, sagen zumindest die Entwickler.

Gleichzeitig fest und haltbar

Allen Ehrlicher, Assistenzprofessor für Bioingenieurswesen an der Universität, 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. Die Struktur biologischer Materialien zu studieren und zu verstehen, wie sie funktionieren, bietet Inspiration und manchmal Blaupausen für neue Materialien", so Ehrlicher. Perlmutt sei gleichzeitig fest und haltbar. Es sei aus steifen Materialien aufgebaut, die mit weichen Proteinen überzogen und hochelastisch sind. Diese Sandwich-Struktur sei 3.000 Mal fester als die Materialien für sich genommen.

Werkstoffverbund als Lösung

Ehrlicher und sein Kollege Ali Amini haben die Struktur mit Schichten aus Glasflocken und Acryl nachgebaut, was zu einem außergewöhnlich starken Material führte, das zudem kostengünstig herzustellen war. Leider war es undurchsichtig, also für Display-Abdeckungen unbrauchbar. "Durch die Abstimmung des Brechungsindex des Acryls haben wir es mit dem Glas vermischt und so einen wirklich transparenten Verbundwerkstoff geschaffen", erzählt Amini.

"Techniken wie Vorspannen und Laminieren können helfen, Glas zu verstärken, aber sie sind teuer und funktionieren nicht mehr, sobald die Oberfläche beschädigt ist. Bisher gab es Kompromisse zwischen hoher Festigkeit, Zähigkeit und Transparenz. Unser neues Material erfüllt dagegen alle Ansprüche", sagt Ehrlicher. Es sei dreimal stärker als normales Glas und mehr als fünfmal bruchfester. Als nächste Schritte planen sie, in das Verbundmaterial "intelligente Technologie" zu integrieren, um Eigenschaften wie Farbe, Mechanik und Leitfähigkeit des Glases zu verändern.

(Ende)
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