эко

Apr 13, 2024

По телефону раздается смех, когда Джон Мауро задает мой вопрос одному из своих исследователей: сколько ударов молотком нужно, чтобы разбить новое стекло, которое они разработали?

«Вы должны погрузить в него свое тело», — говорит профессор Мауро из Университета штата Пенсильвания, описывая, как стекло сначала нужно глубоко поцарапать алмазным или карбид-вольфрамовым стилусом, а затем забить постдокторским исследователем, владеющим молоток.

Профессор Мауро утверждает, что изобретение под названием LionGlass в десять раз прочнее стандартного стекла. Представьте себе целую бутылку вина, даже упавшую на кафельный пол кухни.

Однако подробностей о LionGlass мало, поскольку исследование еще не было опубликовано в рецензируемом журнале, а команда лишь недавно подала заявку на патент.

Одной из ключевых деталей является то, что, в отличие от стандартного стекла, для производства этого стекла не требуется кальцинированная сода или известняк. Альтернативные ингредиенты в настоящее время держатся в строжайшем секрете.

Люди изготавливают стекло уже тысячи лет. Ценимый за свои свойства драгоценного камня и за то, что ему можно придавать замысловатые формы, он, тем не менее, всегда имел ахиллесову пяту: он разбивается. Но, возможно, ненадолго.

От автомобильных ветровых стекол до бокалов для шампанского — нет конца областям, в которых было бы полезно использовать более прочное стекло.

Существует большая конкуренция за то, кто сможет сделать самое прочное и экологически безопасное стекло по разумной цене. Это могло бы изменить мир.

«Если мы действительно хотим повлиять на выбросы углекислого газа, нам нужно решить проблему силиката натриевой извести», — говорит профессор Мауро.

Кальцинированная сода и известняк выделяют углекислый газ (CO2) при нагревании вместе с кварцевым песком (обычный рецепт изготовления стекла), а производственный процесс требует высоких температур и большого количества энергии.

LionGlass, напротив, не использует эти богатые углеродом материалы, а температура ее производства на 300–400°C ниже.

Загвоздка в том, что, поскольку стекло имеет меньшую термостойкость, чем другие очки, его нельзя использовать для экранов смартфонов или планшетов, которые пользуются большим спросом.

Для их изготовления стекло должно выдерживать высокие температуры в процессе производства.

«Если во время этого процесса стекло меняет размеры, пиксели могут оказаться смещенными», — говорит профессор Мауро.

Но у LionGlass может быть много других применений — например, стеклянная посуда и окна в зданиях.

Существующие предприятия по производству стекла должны иметь возможность производить его без замены оборудования, и стекло не требует дальнейшей обработки после его изготовления. Его прочность является «внутренним свойством структуры стекла», говорит профессор Мауро.

LionGlass может оказать влияние «практически везде, где вы видите стекло», за исключением смартфонов, говорит Роберт Ричи из Калифорнийского университета в Беркли.

Профессор Ричи и его коллеги примерно десять лет назад разработали непрозрачное стекло, прочнее стали.

Новый вид стекла может помочь архитекторам переосмыслить то, как они используют этот материал, говорит Шерил Аткинсон из Atkinson Architect в Канаде. Например, LionGlass, будучи настолько прочным, может позволить сделать оконные стекла гораздо тоньше.

«Это, безусловно, облегчит вес изолированных стеклопакетов или тройного остекления», — отмечает она, отмечая, что это снизит выбросы CO2, связанные с транспортировкой стекла.

Однако одна из проблем современной оконной технологии заключается в том, что пластиковые уплотнения по краям стеклопакетов с двойным или тройным остеклением часто выходят из строя через несколько десятилетий - дело не только в качестве самого стекла.

Кроме того, осознавая важность энергоэффективности, архитекторы, в том числе г-жа Аткинсон, уже используют меньше стекла в своих проектах, чтобы уменьшить потери тепла в зданиях зимой и предотвратить чрезмерное нагревание помещений в солнечные дни.

Бывший работодатель профессора Мауро, компания Corning, известная своим стеклом Gorilla Glass, используемым в экранах смартфонов, планшетов и телевизоров, производит и другие продукты, такие как стекло для сверхпрочных фармацевтических флаконов, в том числе для вакцин против Covid-19, и архитектурное стекло для зданий.