Wat smartphones kunnen leren van schelpen

Parelmoer, het materiaal dat sommige zeeschelpen bekleedt, dankt zijn sterkte en taaiheid aan zijn structuur: broze mineraalsplinters die door eiwitten in lagen aan elkaar worden gelijmd. Onderzoekers¹ gebruikten hetzelfde principe om een supersterk glascomposiet te ontwikkelen dat ooit kan worden gebruikt voor bijna onbreekbare smartphoneschermen, windschermen en andere voorwerpen uit behandeld glas.

Het nieuwe materiaal combineert harde glasvlokken van minder dan een honderdste millimeter dik met flexibel acryl. ‘Zo combineren we de beste eigenschappen van beide componenten’, zegt bio-ingenieur Allen Ehrlicher (McGill University), coauteur van de studie in Science.

Zowel glas als acryl zijn op zichzelf doorzichtig, maar licht reist door elk van deze materialen met een verschillende snelheid. Eerdere pogingen om ze te combineren leverden een onvoldoende transparante stof op. De onderzoekers besloten kleine hoeveelheden van een koolwaterstof te mengen met acryl, totdat het meer met licht interageerde zoals glas dat doet. ‘Het resultaat is niet alleen doorzichtig, het is ook 400 procent sterker en 650 procent schadebestendiger dan het materiaal dat nu in autoruiten wordt gebruikt – hars tussen twee lagen glas’, aldus Ehrlicher.

Krassen

In de nieuwe stof kan worden gesneden en geboord met standaard gereedschap. Ehrlicher vergelijkt de manier waarop het acryl de glasvlokken in een gestapelde structuur bindt met een bakstenen muur met verspringende lagen. Elke scheur die door het nieuwe materiaal loopt, zal de acrylnaden in een ingewikkeld pad moeten volgen. Daardoor is meer energie nodig om het te breken. ‘Door het te dwingen om een lang pad van bindmateriaal – zeg maar mortel – te volgen, creëren we een materiaal dat zeer taai is.’

Arun Varshneya, directeur van het Amerikaanse bedrijf Saxon Glass Technologies, wijst erop dat het materiaal nog steeds minder transparant is dan glas en vatbaarder is voor krassen. Tegelijk prijst Varshneya de sterkte van het composiet.

Ehrlicher hoopt de doorzichtigheid en krasbestendigheid te blijven verhogen met behoud van de opmerkelijke taaiheid.

Noten

1. Bron: McGill University, Quebec, Canada