Учёные из Университета штата Пенсильвания изобрели стекло, способное снизить затраты производства и сократить выбросы CO2 в окружающую среду

Исследователи из штата Пенсильвания создали новый тип стекла, названный LionGlass, который требует значительно меньше энергии для производства и гораздо более устойчив к повреждениям, чем стандартное известково-натриевое силикатное стекло. Исследовательская группа недавно подала заявку на патент в качестве первого шага к выводу продукта на рынок. LionGlass исключает использование шихтовых материалов, содержащих углерод, и значительно снижает температуру плавления стекла.


Известково-натриевое силикатное стекло — обычное стекло, используемое в предметах повседневного обихода, изготавливается путем плавления трех основных материалов: кварцевого песка, кальцинированной соды и известняка. Кальцинированная сода — это карбонат натрия, а известняк — карбонат кальция, при их плавлении выделяется углекислый газ (CO2), который является парниковым газом, удерживающим тепло.

Но основная часть выбросов CO2 приходится на энергию, которая тратится на плавление стекла. По словам ученых, для LionGlass температура плавления ниже, чем для обычного стекла, на 300–400 градусов Цельсия, что приводит к снижению потребления энергии примерно на 30%.

LionGlass не только менее вреден для окружающей среды, но и намного прочнее обычного стекла

Исследователи были удивлены, обнаружив, что новое стекло еще и гораздо менее подвержено трещинам по сравнению с обычным. Некоторые из образцов обладали такой высокой трещиностойкостью, что материал не ломался даже при нагрузке в один килограмм от алмазного индентора. LionGlass как минимум в 10 раз более устойчив к растрескиванию по сравнению со стандартным известково-натриевым стеклом — оно образует трещины под нагрузкой около 0,1 кг. Исследователи пояснили, что пределы стойкости у LionGlass еще не найдены, потому что они достигли максимума силы вдавливания, доступного оборудованием.

Устойчивость к растрескиванию — одно из самых важных качеств, которое необходимо проверять в стекле, так как это главная причина выхода материала из строя. Со временем на поверхности любого стекла появляются микротрещины, которые становятся уязвимыми к внешним воздействиям. Соответственно, устойчивость к их формированию особенно ценится.

 — Джон Мауро, профессор в области материаловедения и инженерии в Пенсильванском университете и ведущий исследователь проекта.

Повышенная прочность LionGlass означает, что изделия, созданные из него, могут быть легче. Поскольку LionGlass в 10 раз более устойчив к повреждениям, чем обычное стекло, оно может быть значительно тоньше.

[/h2]Будущее LionGlass[/h2]
Исследовательская группа все еще оценивает потенциал LionGlass. Ученые подали заявку на патент для всех такого типа стекол, а это означает, что в семействе LionGlass существует множество композиций, каждая из которых имеет свои отличительные свойства и потенциальные области применения. Сейчас исследователи подвергают LionGlass воздействию различных химических факторов, чтобы изучить, как материалы реагируют на них. Результаты данных исследований помогут команде лучше понять области применения LionGlass.

 — Джон Мауро, профессор в области материаловедения и инженерии в Пенсильванском университете и ведущий исследователь проекта.