Ученые из Пенсильванского государственного университета разработали стекло LionGlass, которое может выдерживать в 10 раз большую нагрузку, чем обычное стекло, и при его производстве значительно снижены выбросы углерода. Будущее остекление может быть легче и прочнее и требовать более низких производственных затрат.
Источник изображения: Адриенн Берар/Пенн Стейт
Стекло сопровождает нашу цивилизацию около 5000 лет. Он повсюду, от оконного стекла до посуды. Традиционно стекло изготавливают путем плавления смеси кварцевого песка, кальцинированной соды и известняка. Температура плавления смеси достигает 1500 °С, что сопровождается огромными энергозатратами и сопутствующим выбросом СО2, а также повышенным износом оборудования — печей и оснастки. Кроме того, при химической реакции стеклообразования выделяется много углекислого газа. Все вместе делает производство стекла экологически непривлекательным процессом.
Ученые заменили карбонаты в смеси на оксиды алюминия и оксиды железа. Это сразу понизило температуру плавления смеси на 300–400 °С и позволило снизить энергозатраты на плавление на 30 %. Отсутствие карбонатов в смеси также уменьшило образование CO2 во время химической реакции, что в совокупности означает, что LionGlass сократила выбросы углекислого газа на 50% и более.
Более того, испытания LionGlass на прочность и растрескивание показали, что оно как минимум в 10 раз прочнее обычного стекла. Если по методу Виккерса обычное стекло начинает трескаться при нагрузке в 100 грамм, то стекло LionGlass без повреждений выдержало нагрузку в 1 кг. У исследовательской группы не было более тяжелой нагрузки в составе измерительного набора, поэтому они не смогли определить предельную нагрузку для нового стекла.
Но даже этот результат обнадеживает. Для стекла микротрещины – путь к быстрому разрушению. Десятикратное улучшение этой прочности обещает сделать оконные стекла и другие стеклянные изделия заметно тоньше без ущерба для прочности, что является еще одним способом снижения производственных затрат.
Ученые подали заявку на патент на изобретение LionGlass. На следующем этапе начнут искать партнеров для коммерциализации нового стекла. Параллельно проводят эксперименты с тестированием LionGlass на устойчивость к различным условиям и химическим средам, что поможет определить сферу его применения.
Специальная подборка для Вас