加州大學洛杉磯分校的機械工程師和材料科學家已開發出一種利用納米顆粒來增強玻璃原子結構的工藝，實驗證明這種產品的強度至少比現有的任何玻璃強5倍。

通過這種工藝可制備出多種工業用途玻璃，如可承受高溫的發動機部件、工具，建筑用途的門、桌子以及特殊設計的玻璃等。目前該研究成果已在線發表在AdvancedMaterials期刊上，未來將被納入到印刷版中。作者寫道，利用同樣工藝也可以制造更堅固的陶瓷，如能承受極端高溫的航天器部件。

在材料科學中，“韌性”是用于衡量材料抵抗裂紋擴展斷裂的能力的一個數值。雖然玻璃和陶瓷的韌性可以通過外部處理（如化學涂層）進行增強，但這些方法并沒有改變材料本身易碎的事實。加州大學洛杉磯分校的研究人員從金屬的原子結構中得到啟發，認為如果能在玻璃種加入這種結構，那么材料就在受到沖擊時就有可能不會發生破裂。

破碎的玻璃

“結合玻璃和陶瓷的化學鍵其實非常僵硬，而金屬中的鍵合則具有一定的靈活性，”加州大學洛杉磯分校薩繆利工程學院研究員XiaochunLi說。“當沖擊力足夠大時，玻璃和陶瓷中產生的裂縫會以大致筆直的路徑快速傳播通過材料。但當金屬遭受沖擊時，由于化學鍵極易變形，因此可作為減震器使得原子能在保持結構的同時四處移動。”

因此研究人員設想，若能向玻璃中注入碳化硅納米顆粒（類金屬陶瓷），或許材料就能在開裂前吸收更多能量。為了有助于確保納米顆粒均勻分散，他們將納米顆粒添加到華氏3000度（約1649攝氏度）的熔融玻璃中。待玻璃凝固后，嵌入的納米顆粒就會成為潛在裂縫的障礙。當斷裂確實發生時，微小的顆粒會迫使它分支成微小的網絡狀，不再呈直線通過，使玻璃在開裂之前能從裂縫中吸收更多的能量。

目前加州大學洛杉磯分校團隊在實驗中開發出的玻璃塊呈微乳白色，不夠透明，但李認為這個工藝也適合創造透明玻璃。該研究的其他作者是李氏科學實驗室的訪問學者Qiang-GuoJiang；于2018年獲得加州大學洛杉磯分校的博士學位的ChezhengCao和Ting-ChiangLin；廣東工業大學工程學教授ShanghuaWu。