Новый керамический материал светится при деформации

Немецкие ученые создали прозрачную и твердую стеклокерамику, которая люминесцирует под механическим напряжением. Такой материал может стать основой для датчиков, отслеживающих деформации мостов и другой инфраструктуры и при этом вообще не потребляющих энергии. Разработчики из Йенского университета имени Фридриха Шиллера пишут об этом в статье, опубликованной в журнале Optical Materials Express.

Специальный выпуск журнала посвящен Международному году стекла, которым ООН объявила 2022-й, чтобы отдать должное важности этого материала в истории и сегодняшнем дне человечества. Новинка, представленная Лотаром Вондрачеком (Lothar Wondraczek) и его коллегами, также получена на этой основе: 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.

В новом материале используется стекло германата калия с добавлением кристаллов галлата цинка (ZGO), допированных хромом и гомогенно, равномерно распределенных по всему объему. Размеры кристаллов настолько малы, что никак не влияют на прозрачность стекла. Вместе с тем они придают стеклокерамике механолюминесцентные свойства — способность излучать под действием давления или другого механического стресса. Эксперименты показали, что эти свойства сохраняются со временем, а яркость свечения прямо коррелирует с приложенной силой.

Как отмечают авторы работы, до сих пор такие материалы существовали в основном в виде порошков, не слишком удобных для практического применения. В отличие от них, стеклокерамике можно придать любые устойчивые формы — от плоских до вытянутого тонкого волокна — и использовать в самых разных областях. Ученые предполагают, что новый материал может найти применение в качестве датчика, отслеживающего движения «конечностей» роботов или напряжения, возникающие в объектах инфраструктуры. Возможно, появятся даже новые осветительные приборы, светящиеся под давлением.