Inżynierowie z Penn State opracowali szkło 10 razy bardziej odporne na uszkodzenia i pęknięcia, wymagające dużo mniejszych nakładów energetycznych w produkcji.
Materiały jutra – twardsze i bardziej ekologiczne
Miasta przyszłości będą wykorzystywać materiały nie tylko wydajne i nierzadko wytrzymalsze od obecnych, ale także materiały bardziej ekologiczne i energooszczędne w produkcji. Meble i ściany stworzone z biokompozytów, cement z recyklingu, inteligentny asfalt, panele o ujemnej emisji CO2 – to wszystko podwaliny architektury jutra. A co ze starym, dobrym szkłem? Nie tylko może ono stać się źródłem energii – naukowcy z Penn State udowodnili, że można stworzyć dużo bardziej wytrzymały i ekologiczny produkt.
Najczęściej stosowana forma szkła, którą można znaleźć we wszystkim, od okien po kubki do napojów, jest technicznie znana jako szkło sodowo-wapniowo-krzemianowe. Wytwarzanie tego powszechnego materiału wymaga pieców osiągających temperaturę do 1500 °C, co pochłania dużo energii i uwalnia do atmosfery ogromne ilości dwutlenku węgla. Ponadto szkło to jest wykonane z piasku kwarcowego, sody kalcynowanej i wapienia, z których dwa ostatnie po stopieniu uwalniają CO2.
Amerykańscy inżynierowie udoskonalili przepis na wytwarzanie szkła, które jest bardziej przyjazne dla środowiska, a jednocześnie znacznie mocniejsze. LionGlass, zastępuje sodę kalcynowaną i wapień materiałami niewęglanowymi – których dokładny skład nie został jeszcze ujawniony ze względu na oczekujący patent.
Zamiana węglanów nie tylko ogranicza ich bezpośrednie emisje podczas topienia, ale także obniża wymagane temperatury nawet o 400 °C. To z kolei zmniejsza zużycie energii o około 30%, a tym samym zmniejsza ich emisję.
Nowe szkło zrewolucjonizuje przemysł?
Mało tego, niektóre kompozycje LionGlass mogą pochwalić się odpornością na pękanie, która była co najmniej 10 razy wyższa niż w przypadku standardowego szkła sodowo-wapniowego.
Polepszona odporność LionGlass na uszkodzenia wynika z zaprojektowania sieci w skali atomowej. Ma to, co nazywamy wewnętrzną odpornością na uszkodzenia, co oznacza, że ma tryby odkształcenia plastycznego, które pozwalają na rozproszenie energii przykładanej z zewnątrz przez zadrapania, wgniecenia itp. Dzięki temu szkło może wchłonąć znacznie więcej energii przed pęknięciem. Ta właściwość jest nieodłącznym elementem samego szkła i nie opiera się na zewnętrznych technikach wzmacniania, takich jak hartowanie termiczne, wymiana jonowa lub laminowanie
John Mauro, główny badacz projektu
Zespół twierdzi, że korzyści płynące z LionGlass można zwielokrotnić w prawdziwym świecie. Ze względu na wyższą wytrzymałość wyroby wykonane z tego materiału mogą być cieńsze i lżejsze, a co za tym idzie – zużywać mniej surowców i mniej energii w produkcji oraz być prostsze w transporcie.
