新型微晶玻璃可在机械应力下发光

研究人员制造出了一种新型微晶玻璃，它可以响应机械应力发光，这种特性被称为机械发光。随着进一步的研究，这种新材料可用于制造由机械应力打开的光源。这可能有助于监测体内人工关节的压力，或为建筑物、桥梁和其他结构中的危险应力或裂缝提供预警。

“大多数表现出机械发光的材料都是作为粉末制成的，这些粉末不是很通用，”来自德国耶拿弗里德里希席勒大学的研究小组负责人Lothar Wondraczek说。“我们设计了一种具有机械发光功能的微晶玻璃材料，它允许使用类似玻璃的加工方法来形成几乎任何形状 - 包括纤维，珠子或微球 - 可以掺入各种组件和设备中。

该研究在纪念联合国国际玻璃年2022年的《光学材料快车》特刊中进行了报道，该特刊庆祝玻璃在社会中发挥的重要作用。

新型高透明度微晶玻璃由嵌入在锗酸钾玻璃基质中的铬掺杂没食子酸锌（ZGO）晶体制成。这些晶体赋予材料机械发光特性，但非常小，不会明显影响玻璃的视觉透明度。

Wondraczek说：“我们的工作可以帮助机械发光材料在各种应用中得到广泛使用，包括发光产品标签和安全代码。“它还通过展示玻璃材料的广泛多功能性和意想不到的特性，与国际玻璃年密切相关。

更实用的材料

除了难以形成各种几何形状外，机械发光粉末还需要额外的加工步骤，例如在基质材料中封装。为了创造一种更实用的材料，研究人员转向了微晶玻璃。

微晶玻璃是一种相对较新的材料，由嵌入玻璃基体中的结晶材料组成。晶体可用于赋予这些材料非常特殊的性能，而玻璃基体允许它们使用许多与玻璃相同的工艺进行成型。

研究人员通过开发一种非常快速和稳定的结晶工艺创造了机械发光微晶玻璃，该过程允许微小的ZGO晶体在成型后在玻璃内部均匀沉淀。他们通过使用球落测试表明材料在机械应力下发光，球落测试是一种向材料传递已知冲击力的标准方法。“我们发现机械发光反应是可重复和可充电的，并且它与冲击能量表现出直接的相关性，”Wondraczek说。

现在他们已经证明了材料的发光特性，他们计划调整玻璃成分，以便它可以形成片状物体，光纤和微尺度球形珠，然后探索如何在组件和设备中使用。他们还旨在利用通常归因于微晶玻璃的其他特性，例如热稳定性，化学稳定性和机械稳定性，以从玻璃材料中获得新功能。

原文链接：https://phys.org/news/2022-07-glass-ceramic-emits-mechanical-stress.html