Ar Hydref 15fed, mae ymchwilwyr ym Mhrifysgol Technoleg Chalmers yn Sweden wedi llwyddo i greu math newydd o wydr ultra-sefydlog a gwydn gyda chymwysiadau posibl gan gynnwys meddygaeth, sgriniau digidol uwch a thechnoleg celloedd solar. Dangosodd yr astudiaeth y gall sut i gymysgu moleciwlau lluosog (hyd at wyth ar y tro) gynhyrchu deunydd sy'n perfformio cystal â'r asiantau ffurfio gwydr gorau sy'n hysbys ar hyn o bryd.
Mae gwydr, a elwir hefyd yn “solid amorffaidd”, yn ddeunydd heb strwythur trefnus hir-drefnus-nid yw'n ffurfio crisialau. Ar y llaw arall, mae deunyddiau crisialog yn ddeunyddiau â phatrymau trefnus ac ailadroddus iawn.
Mae'r deunydd rydyn ni fel arfer yn ei alw'n “wydr” ym mywyd beunyddiol yn seiliedig yn bennaf ar silica, ond gellir gwneud gwydr o lawer o wahanol ddefnyddiau. Felly, mae gan ymchwilwyr ddiddordeb bob amser mewn dod o hyd i ffyrdd newydd o annog gwahanol ddefnyddiau i ffurfio'r wladwriaeth amorffaidd hon, a allai arwain at ddatblygu sbectol newydd gyda gwell eiddo a chymwysiadau newydd. Mae'r ymchwil newydd a gyhoeddwyd yn ddiweddar yn y cyfnodolyn gwyddonol “Science Advances” yn cynrychioli cam pwysig ymlaen i'r ymchwil.
Nawr, trwy gymysgu llawer o wahanol foleciwlau yn unig, fe wnaethom agor y potensial yn sydyn i greu deunyddiau gwydr newydd a gwell. Mae'r rhai sy'n astudio moleciwlau organig yn gwybod y gall defnyddio cymysgedd o ddau neu dri moleciwl gwahanol helpu i ffurfio gwydr, ond ychydig y gall disgwyl y bydd ychwanegu mwy o foleciwlau yn sicrhau canlyniadau mor rhagorol, ”arweiniodd y tîm ymchwil yr ymchwil. Dywedodd yr Athro Christian Müller o Adran Cemeg a Pheirianneg Cemegol Prifysgol ULMS.
Y canlyniadau gorau ar gyfer unrhyw ddeunydd sy'n ffurfio gwydr
Pan fydd yr hylif yn oeri heb grisialu, mae gwydr yn cael ei ffurfio, proses o'r enw fitrification. Mae defnyddio cymysgedd o ddau neu dri moleciwl i hyrwyddo ffurfio gwydr yn gysyniad aeddfed. Fodd bynnag, ychydig iawn o sylw sydd wedi cael fawr o sylw i effaith cymysgu nifer fawr o foleciwlau ar y gallu i ffurfio gwydr.
Profodd yr ymchwilwyr gymysgedd o gynifer ag wyth moleciwlau Perylene gwahanol, sydd ar eu pennau eu hunain â disgleirdeb uchel-mae'r nodwedd hon yn gysylltiedig â rhwyddineb y mae'r deunydd yn ffurfio gwydr. Ond mae cymysgu llawer o foleciwlau gyda'i gilydd yn arwain at ostyngiad sylweddol mewn disgleirdeb ac yn ffurfio hen wydr cryf iawn gyda disgleirdeb uwch-isel.
“Mae disgleirdeb y gwydr a wnaethom yn ein hymchwil yn isel iawn, sy'n cynrychioli'r gallu sy'n ffurfio gwydr gorau. Rydym wedi mesur nid yn unig unrhyw ddeunydd organig ond hefyd polymerau a deunyddiau anorganig (megis gwydr metelaidd swmp). Mae'r canlyniadau hyd yn oed yn well na gwydr cyffredin. Mae gallu ffurfio gwydr gwydr ffenestr yn un o'r ffurfwyr gwydr gorau rydyn ni'n eu hadnabod, ”meddai Sandra Hultmark, myfyriwr doethuriaeth yn yr Adran Cemeg a Pheirianneg Cemegol ac awdur arweiniol yr astudiaeth.
Ymestyn Bywyd Cynnyrch ac Arbed Adnoddau
Mae cymwysiadau pwysig ar gyfer gwydr organig mwy sefydlog yn dechnolegau arddangos fel sgriniau OLED a thechnolegau ynni adnewyddadwy fel celloedd solar organig.
“Mae OLEDs yn cynnwys haenau gwydr o foleciwlau organig sy'n allyrru golau. Os ydyn nhw'n fwy sefydlog, fe allai gynyddu gwydnwch yr OLED ac yn y pen draw gwydnwch yr arddangosfa, ”esboniodd Sandra Hultmark.
Cais arall a allai elwa o wydr mwy sefydlog yw cyffuriau. Mae cyffuriau amorffaidd yn hydoddi'n gyflymach, sy'n helpu i amsugno'r cynhwysyn actif yn gyflym wrth ei amlyncu. Felly, mae llawer o gyffuriau yn defnyddio ffurfiau cyffuriau sy'n ffurfio gwydr. Ar gyfer cyffuriau, mae'n hanfodol nad yw'r deunydd bywiog yn crisialu dros amser. Po fwyaf sefydlog yw'r cyffur gwydrog, yr hiraf yw oes silff y cyffur.
“Gyda gwydr mwy sefydlog neu ddeunyddiau ffurfio gwydr newydd, gallwn ymestyn oes gwasanaeth nifer fawr o gynhyrchion, a thrwy hynny arbed adnoddau ac economi,” meddai Christian Müller.
Cyhoeddwyd “The Vitrification of Xinyuanperylene Mixture with Ultra-Low Britess” yn y cyfnodolyn gwyddonol “Science Advances”.
Amser Post: Rhag-06-2021