Zespół z Penn State stworzył szkło, które jest 10 razy odporniejsze na uszkodzenia, a jego produkcja wymaga o połowę mniejszej emisji dwutlenku węgla. Naukowcy nazwali je LionGlass.
Produkcja szkła na całym świecie wiąże się z emisją prawie 90 mln ton dwutlenku węgla rocznie – zwracają uwagę specjaliści z Pennsylvania State University.
CZYTAJ TAKŻE: Naukowcy odkryli neurony, które odpowiadają za przewlekły stres
Efektem pracy badaczy jest nowy rodzaj szkła, którego produkcja wymaga o połowę mniejszej ilości CO2. Nowe szkło, nazwane LionGlass, jest również aż 10-krotnie bardziej odporne na uszkodzenia.
„Naszym celem jest doprowadzenie do tego, aby produkcja szkła była długoterminowo zrównoważona – opisuje prof. John Mauro, główny twórca wynalazku. – LionGlass eliminuje konieczność wykorzystania surowców zawierających węgiel i znacząco obniża temperaturę topnienia szkła”.
Dzisiaj powszechnie używa się szkła wyrabianego z piasku kwarcowego, węglanu sodu i węglanu wapnia. „W trakcie procesu topienia szkła, węglany rozkładają się na tlenki i wytwarzają dwutlenek węgla, który uwalniany jest do atmosfery” – tłumaczy prof. Mauro.
To nie wszystko – duże ilości CO2 powstają także ze względu na ogromne ilości energii potrzebnej do roztopienia surowców. W przypadku LionGlass temperaturę można obniżyć o 300-400 st. C, co pozwala zmniejszyć zużycie energii o 30 proc.
Nowe szkło jest przy tym dużo bardziej wytrzymałe. W porównaniu do zwykłego szkła, jest co najmniej 10 razy bardziej odporne na zarysowania. Maksymalnej odporności badacze jeszcze nie znają, a to dlatego, że doszli do limitu urządzeń wykorzystywanych do testowania wytrzymałości szkła.
CZYTAJ TAKŻE: Lubelska studentka opracowała skrypt prognozujący tempo szarży lodowca
„Zwiększaliśmy ciężar działający na LionGlass, aż osiągnęliśmy maksymalne obciążenie, na jakie pozwalał nasz sprzęt” – opowiada Nick Clark, jeden z naukowców. Tymczasem, jak tłumaczą badacze, to właśnie powstające w szkle mikrorysy w dużej mierze odpowiadają za późniejsze pękanie szkła. Szkło odporne na powstanie takich rys będzie więc dużo wytrzymalsze.
„Odporność na uszkodzenia to szczególnie istotna cecha szkła – podkreśla prof. Mauro. – Warto pomyśleć o wszystkich momentach, kiedy polegamy na wytrzymałości szkła – w przemyśle samochodowym i elektronicznym, architekturze oraz technologii komunikacyjnej, np. w światłowodach. Nawet w opiece zdrowotnej – szczepionki przechowywane są w wytrzymałym, odpornym chemicznie opakowaniu szklanym”.
Elementy wykonane z LionGlass mogłyby być znacznie cieńsze i lżejsze. „Powinniśmy być w stanie zmniejszyć grubość szkła i nadal uzyskać ten sam poziom odporności na uszkodzenia” – uważa prof. Mauro.
„Jeśli będziemy mieli produkt o mniejszej wadze, będzie to jeszcze lepsze dla środowiska, ponieważ zużyjemy mniej surowców i energii do produkcji. Nawet w dalszej fazie, w transporcie, zmniejszy to ilość energii potrzebnej do transportu szkła, więc będzie to sytuacja korzystna dla wszystkich” – podkreśla.
Badacze złożyli już wniosek o opatentowanie całej rodziny szkieł LonGlass o różnej kompozycji i różnych potencjalnych zastosowaniach. Teraz testują swój wynalazek pod kątem odporności na różne chemikalia. „Ludzie nauczyli się wytwarzać szkło ponad 5000 lat temu i od tego czasu odgrywało ono kluczową rolę w rozwoju współczesnej cywilizacji” – zwraca uwagę prof. Mauro.
„Teraz, gdy stajemy w obliczu globalnych wyzwań, takich jak ochrona środowiska, szukanie źródeł energii odnawialnej, praca nad efektywnością energetyczną, poprawa opieki zdrowotnej i rozwój miejski, także potrzebujemy szkła, aby pomóc kształtować przyszłość. Szkło może odegrać kluczową rolę w rozwiązywaniu tych problemów i jesteśmy gotowi wnieść swój wkład” – dodaje.
PAP / RL / opr. KS
Fot. Castorly Stock, pexels.com
