Под воздействием механического воздействия твердая стеклокерамика сохраняет прозрачность, но проявляет способность к свечению.
Немецкие исследователи разработали прозрачную и прочную стеклокерамику, способную светиться при механическом воздействии. Этот материал может послужить основой для создания датчиков, предназначенных для мониторинга деформаций мостов и другой инфраструктуры, при этом он не требует энергопотребления. О результатах этой работы ученые из Йенского университета имени Фридриха Шиллера сообщают в статье, опубликованной в журнале Optical Materials Express.
В честь Международного года стекла, объявленного ООН в 2022 году для признания значимости этого материала для истории и современности, вышел специальный выпуск журнала. Новый выпуск, подготовленный Лотаром Вондрачеком (Lothar Wondraczek) и его соавторами, основан на этой же теме: стеклокерамические материалы используют стекло с добавлением кристаллов других минералов. В них сочетаются аморфная и кристаллическая фазы с разными характеристиками, что придает стеклокерамике новые полезные свойства — от расцветки до твердости и теплопроводности.
Для изготовления нового материала используется стекло германата калия, в которое добавлены кристаллы галлата цинка (ZGO), допированные хромом и равномерно распределенные по всему объему. Размер кристаллов незначителен и не ухудшает прозрачность стекла. Однако, они обеспечивают стеклокерамике механолюминесцентные свойства, то есть способность к свечению под воздействием давления или другого механического воздействия. Результаты экспериментов подтвердили, что эти свойства сохраняются в течение длительного времени, а интенсивность свечения напрямую зависит от величины приложенной силы.
Авторы исследования подчеркивают, что ранее подобные материалы чаще всего выпускались в виде порошков, что создавало определенные трудности при использовании. В отличие от них, стеклокерамику можно формовать в различные устойчивые структуры — от плоских листов до тонких волокон — и использовать в широком спектре задач. Исследователи считают, что новый материал может быть применен, например, в качестве датчика, контролирующего перемещения элементов робототехнических систем или возникающие в инженерных конструкциях напряжения. Не исключено, что в будущем будут разработаны инновационные осветительные приборы, активирующиеся под воздействием давления.