La mirada nublado sobre el vidrio limpio se dispersa la luz, no vetas de dirtA descubrimiento fundamental sobre el comportamiento de vidrio de refrigeración podrían tener un impacto significativo en las industrias de vidrio como de plástico-haciendo, dicen los investigadores de la Universidad de Lehigh.
Himanshu Jain, silla Diamond y profesor de ciencias de los materiales e ingeniería en Lehigh, dice el gran avance fue posible gracias a una combinación de ciencia nanoscópico y un anticuado receta de cocina.
Cuando el vidrio fundido se sopla rápidamente a hacer que los artículos de la forma deseada, el grupo de Jain encontrado, su superficie más externa, la medición de unos pocos nanómetros de espesor, sostiene fracturas microscópicas cuando entra en contacto con el aire. Un nanómetro equivale a una mil millonésima parte de un metro.
Estas fracturas son micras o nanómetros de ancho y por lo tanto demasiado pequeños para ser vistos a simple vista, dice Jain. Pero cuando se exponen a una solución agresivo, tal como un jabón para lavar platos, las grietas graban a cabo, se extienden y comienzan a disolverse más rápidamente que el resto del vidrio, dejando un aspecto sucio que no pueden ser limpiados de distancia.
En realidad, dice Jain, la mirada sucia no es más que la luz que se dispersa por las numerosas grietas microscópicas.
El grupo de Jain describió sus hallazgos en un artículo titulado "La evolución no homogénea de una superficie de vidrio a través de libre, una rápida expansión" en el 06 de octubre, de la revista Applied Physics Letters.
Anteriormente, dice Jain, científicos y vidrieros habían asumido que bajo vidrio fundido fuerza ampliada de una manera uniforme y que el vidrio acabado era un material químicamente resistente, homogéneo.
Jain ha pasado más de dos décadas estudiando los arreglos no organizados y los movimientos impredecibles de átomos en la estructura no cristalina de cristal.
Hace varios años, se le preguntó por Unilever de averiguar por qué, después de ser lavado en el lavavajillas, algunas copas de vino adquieren una apariencia lechosa forrada que no puede ser removido por más limpiezas.
Para resolver el rompecabezas, Jain, su estudiante graduado Anju Sharma, y ??Unilever colaborador Joseph O. Carnali, volvieron los supuestos prevalecientes sobre las propiedades del vidrio en la cabeza y la hipótesis de que la superficie del vidrio fundido era sólido y por lo tanto propenso a agrietarse.
"Tuvimos que llegar a una hipótesis porque, utilizando la hipótesis tradicional de que la superficie se comporta como un líquido, que no podía entender todo lo relacionado con la corrosión del vidrio", dijo.
Con la ayuda de sus 12 años de edad, hija, Isha, Jain diseñó un experimento en casa para probar su hipótesis.
Los jainistas comenzó su experimento con una olla. El uso de una receta de Internet para hacer caramelo duro, conocido por los científicos como vidrio sacarosa, hirvieron una mezcla de agua y azúcar, que imita el comportamiento molecular de la sosa y sílice que son los ingredientes principales de artículos de vidrio comercial.
Cuando el almíbar caliente alcanza la consistencia de vidrio viscoso, Jain y su hija utilizan un bolígrafo vacío para simular el sonido de vidrio.
Cuando se estudió la microestructura de la superficie de vidrio de sacarosa en detalle, los jainistas encontraron pequeñas grietas, lo que indica que la superficie no había expandido de una manera uniforme, como lo haría un líquido, pero de una manera no uniforme, como un sólido haría.
Animado por esta observación inicial, los investigadores llevaron a cabo experimentos de Lehigh más sofisticadas en el laboratorio, soplado de vidrio real y la caracterización de su superficie en expansión con microscopía electrónica.
"Nadie había imaginado que la parte superior de nanómetros o dos de la superficie era un sólido", dijo Jain. "Nuestros experimentos de laboratorio habían demostrado nuestra hipótesis. Sólo la parte superior de la superficie fracturada; el resto de la copa se mantuvo muy homogénea ".
Un factor que contribuye a la formación de las pequeñas grietas en la superficie de nano-, dice Jain, es el hecho de que existe un gradiente de temperatura muy alta en la superficie de vidrio.
Jain llevó a cabo sus experimentos usando sacarosa vidrio y vidrio real, pero él cree que los plásticos se comportan de manera similar, aunque en menor grado, como productos de plástico se forman a temperaturas más bajas.
"Este es un problema de control de calidad para los fabricantes", dijo. "Para nano-investigadores, la falta de homogeneidad en la nano escala podría ser un grave problema que es necesario resolver como la nanotecnología entra en el mercado."
Un segundo artículo de Jain y sus colegas, que describe el efecto de la corrosión inducida por la fabricación-en copas de vino y otros artículos de vidrio comercial, está programado para ser publicado la próxima semana por el Diario de la Sociedad de Cerámica de América.
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