Reducing Glass Fragility with Octonary Perylene Mixtures

New research in the journalScience Advances演示如何使用多组分的per骨混合物来减少玻璃的脆弱性。该研究的重点是合成八元per骨混合物。GydF4y2Ba

Study:八体性per骨混合物与超低脆弱性的玻璃化。GydF4y2BaImage Credit: Alex Ander

玻璃化的经典过程涉及液体混合物快速冷却以形成非晶体形式的玻璃材料。根据发表在GydF4y2BaScience Advancesby Christian Müller and his team, this process has a major disadvantage in that it yields a product with a very high fragility.

这是工业制造商的主要关注点。然而，这项最新研究涉及使用缓慢冷却的多组分peryle混合物来产生具有非常低特征脆弱性值的玻璃板。GydF4y2Ba

这一发现至关重要，因为它可以为成功开发与玻璃相关的形成器和副产品的成功开发，这些途径具有很高的强度价值，并且可以在太阳能电子行业，医疗行业以及诸如太阳能的各个行业中使用超导体行业。GydF4y2Ba

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非晶体玻璃的形成高度取决于热和动力学因素，这也是玻璃过渡温度t的有关因素GydF4y2Ba_GGydF4y2Ba和玻璃熔化温度tGydF4y2Ba_mGydF4y2Ba。The research study states that the mixing of several distinct substances effectively reduces the crystallization process, and also a massive decrease in fragility is observed in isomers, antiplasticizers, etc.

The results showed a massive decrement in fragility up to 500% by implementing octonary perylene mixtures. Such mixtures constitute a single carbon-based molecule with no dissimilar atom or molecule. Pure perylene has a very high capacity to form crystalline structures with a melting temperature of 287°C.

但是，八元混合物中的添加剂完全阻止了结晶过程，并迅速降低熔化温度。增加化学可行成分的数量可用于将这种混合物的脆弱性降低到仅13个常数，从而证明它们的功效。GydF4y2Ba

该研究表明，实施了各种基本技术进行验证。对各种样品进行了差异扫描量热法（DSC）。由气体控制器GC200组成的Mettler Toledo DSC2用于执行DSC。GydF4y2Ba

这也用于快速扫描量热法（FSC）过程。然而，对于发射光谱的过程，将二氯甲烷（DCM）的per骨混合物干燥，并由另一层底物压制。Linkam LTS420人质有效地用于加热和有效的冷却，以通过利用per骨混合物来形成低脆性玻璃。GydF4y2Ba

图片来源：Roman Zaiets/Shutterstock.comGydF4y2Ba

All of these processes were essential for the development of glass formers with an unconventionally low but desirable value of durability.

常规的工业利用GydF4y2Ba

这些使用经典组件的玻璃化技术具有主要的缺点，但是当时唯一可用的选择是在许多行业中可用的。这对于开发重要物质，例如二氧化硅，有机半导体制造部门，太阳能细胞开发，有机LED组件制造，核废料处理，无定形药品以及医疗和蛋白质药物部门的必要产品。这样的行业已经在很长一段时间内一直在利用这一过程，从而确保了人类生活水平的改善。GydF4y2Ba

为了彻底改变这些操作技术，研究人员专注于具有非晶体高玻璃形成能力的制造物质，具有合适的脆弱性价值。这项现代研究通过非常低的脆性值，表明强度和优质的热，电和机械性能，与其经典同类物相比，这项现代研究有效地超过了所有这些基线期望。GydF4y2Ba

最新的Research on Octonary Perylene Mixtures

最新的研究有效地证明了一个假设，即非常实质性的脆弱性变化将有助于设计超过工业需求的高强度玻璃形成物质。该混合物由八种独特的物质组成，尽管它们独立地具有大于70的非常高的脆性值，但它们的最终玻璃形成的八角式佩利赛混合物的低值几乎为13。GydF4y2Ba

Molecular structures of the bay-substituted perylenes with different pendant alkyl groups. The molecules are labeled A to H. Image Credit: Hultmark, S et al., Science Advances

这种per骨混合物包含由分子间力固定在物质湾位置的分支烷基。使用DSC热合器技术，显示为-0.17K S的速率GydF4y2Ba^-1。该混合物的结晶抑制特性是由于结合核心的扭曲，满足了基本目的和要求。GydF4y2Ba

该研究的下一个基本步骤是对混合影响的研究，该研究表明玻璃过渡温度有效降低。重点是乙基，丁基和己酰连接的分支。DSC过程验证了t的减少GydF4y2Ba_mGydF4y2Ba由于混合了几个组件。GydF4y2Ba

This is crucial for stopping crystal development. Since the basic requirements were completed, the study presents the impact of mixing variation on fragility, which is the essential novelty the mixture offers.

FSC有效地协助了冷却速率对温度T的虚拟值的影响GydF4y2Ba_FGydF4y2Ba^’GydF4y2Ba_。GydF4y2BaThe technique of area matching method was utilized for this purpose. The results confirmed that the addition of components in a scientific method reduced fragility extensively.

八元混合物的最终脆弱性是通过三种不同的独立技术测量的，这使我们的值为13（误差2％），比有机或无机玻璃形成物质的最低值（例如Sio）好得多。GydF4y2Ba_2GydF4y2Ba。GydF4y2Ba

未来的工业洞察力和局限性GydF4y2Ba

作为用于热能量储存和光子上升转化的液体手性分子，凸起的佩里列烯的混合物引起了重大感兴趣。从更广泛的意义上讲，通过进行液态液体过渡来避免结晶的玻璃制成混合物可以作为开发活性药物的垫脚石，有机半导体有机半导体有可能为更多的热塑性聚合物合成的有机太阳能细胞和处方奠定基础具有延长货架生活的药物。GydF4y2Ba

However, this technique is only synthesized using an octonary perylene mixture. If the constituent 8 distinct molecules are not available, this octonary perylene mixture of the glass former would not be synthesized. Hence, this fragility value is only obtained for this particular mixture; it cannot be standardized. A change in mixture composition would lead to a change in fragility value, and this is a major disadvantage.

In a nutshell, this study inScience Advancestruly has revolutionized the glass-forming industry. The fragility value is the lowest ever documented, validating that the novel industrial technique has been successful in reducing glass former fragility.

参考GydF4y2Ba

Hultmark, S., Cravcenco, A., Kushwaha, K., Mallick, S., Erhart, P., Börjesson, K., & Müller, C. (2021). Vitrification of octonary perylene mixtures with ultralow fragility.欧洲杯线上买球科学进步GydF4y2Ba。GydF4y2Bahttps://www.欧洲杯线上买球science.org/doi/10.1126/sciadv.abi4659GydF4y2Ba

Monnier，X.，Saiter，A。和Dargent，E。（2017）。通过快速扫描量热法对PLA的玻璃化：朝着关键冷却速率上方的独特玻璃？GydF4y2BaThermochimica Acta，47-54。GydF4y2Bahttps://www.欧洲杯线上买球sciendirect.com/science/article/pii/s0040603117302745GydF4y2Ba

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