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%.
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.
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.
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.
Устойчивость к повреждениям — особенно важное свойство стекла. Подумайте обо всех случаях, когда мы полагаемся на прочность стекла: в автомобильной и электронной промышленности, архитектуре и коммуникационных технологиях, таких как оптоволоконные кабели. Даже в здравоохранении вакцины хранятся в прочной, химически стойкой стеклянной упаковке
— 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.
Люди научились производить стекло более 5000 лет назад, и с тех пор оно является одним из ключевых этапов развития нашей цивилизации. Сейчас мы сталкиваемся с глобальными проблемами окружающей среды, пользуемся возобновляемыми источниками энергии, стремимся к энергоэффективности, развиваем здравоохранение. Стекло может играть жизненно важную роль в решении различных задач нашей жизни, и мы готовы внести свой вклад
— Джон Мауро, профессор в области материаловедения и инженерии в Пенсильванском университете и ведущий исследователь проекта.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Контрабандисты оккупировали Восточную Африку: зачем черных муравьев тайно вывозят в Китай и Европу?
Эксперты предупреждают: такой вывоз в итоге закончится непоправимой экологической катастрофой...
В мире заканчивается речной песок: чем это грозит человечеству?
Ученые говорят, что это самая не замечаемая, а оттого опасная проблема, которая уже касается миллионов людей...
К 2060 году половина плотин в мире выйдет из строя: США — главные в черном списке
Эксперты говорят: если не принять меры, часть Соединенных Штатов может полностью опустеть...
В России снова захотели строить железную дорогу в Индию: почему не удались прошлые попытки?
Эксперты говорят: дерзкий проект мог бы принести российской казне миллиардные прибыли...
За рамками науки: дети, которые помнят свои прошлые жизни
Ученые говорят, что феномена реинкарнации нет, но факты утверждают обратное...
Кольца на деревьях раскрыли тайну гибели последней империи кочевников в Евразии
Поразительно, но падение Джунгарского ханства началось за тысячи километров от Азии, в Северной Атлантике...
Самый наглый археологический фейк в истории: итальянец 20 лет показывал туристам фальшивый амфитеатр Цезаря
Судебный процесс длилось почти десятилетие, но даже сейчас эта история очень далека от завершения...
Немецкий ученый был главным в секретной ракетной программе: однажды он вышел из кабинета и исчез навсегда
Как операция «Дамоклов меч» пресекла главную военную операцию целого государства...
Тайна огней Марфы, 150 лет не дававшая покоя ученым, похоже, разгадана
Болотный газ? Огни святого Эльма? НЛО? Ответ оказался намного проще и сложнее одновременно...
«Сувенир» от неандертальцев: секреты этих мутаций не разгаданы до конца
Они живут в ДНК 47 000 лет, но почему их совсем нет у африканцев, зато много у жителей Южной Азии...
Этим книгам осталось жить считаные дни: кто охотится на очень редкие экземпляры, а затем уничтожает их?
Эксперты бьют тревогу: это, пожалуй, самый циничный поворот в истории книгопечатания...
Авокадо ежедневно меняет пол, и исследователи, наконец, выяснили, как именно
Почему селекционеры и ботаники ждали этого открытия более 100 лет?...