Környezetbarát, nehezen törhető üveg

Nevetés hallatszik a telefonban, ahogy John Mauro felteszi a kérdést az egyik tanítványának: Mennyi kalapálás kell ahhoz, hogy betörjék az általuk kifejlesztett új üveget?

„Ebbe kell tenni a testét” – mondja Mauro professzor, Penn State-ből, aki leírja, hogy az üveget először gyémánttollal vagy volfrámkarbiddal kell mélyen megkarcolni, majd egy posztdoktori hallgatónak meg kell kalapálni. kalapács.

Mauro professzor azt állítja, hogy a LionGlass nevű találmány tízszer erősebb, mint a hagyományos üveg. Képzeljen el egy üveg bort épségben, még azután is, hogy a konyha csempézett padlójára esett.

A LionGlassról azonban kevés részlet áll rendelkezésre, mivel a kutatást még nem publikálták szakértői folyóiratban, és a csapat nemrégiben szabadalmi kérelmet nyújtott be.

Az egyik kulcsfontosságú részlet az, hogy a szabványos üveggel ellentétben ennek az üvegnek az előállításához nincs szükség szódára vagy mészkőre. Az alternatív összetevők jelenleg szigorúan őrzött titok.

Az emberek voltak Üveggyártás évezredek óta. Ékszerszerű tulajdonságai és bonyolult formákká formázhatósága miatt mindig is Achilles-sarka volt: összetörik. De talán már nem sokáig.

Az autók szélvédőjétől a pezsgőfuvolákig nincs vége azoknak az alkalmazásoknak, amelyek számára előnyös lehet a még tartósabb üveg.

Nagy a verseny, hogy ki tudja megfizethető áron elkészíteni a legerősebb és legfenntarthatóbb üveget. Megváltoztathatja a világot.

„Ha valóban hatást akarunk gyakorolni a szénlábnyomra, meg kell küzdenünk a nátrium-mész-szilikáttal” – mondja Mauro professzor.

A szódabikarbóna és a mészkő szén-dioxidot (CO2) szabadít fel, ha kvarchomokkal hevítik – ez az üveg általános receptje –, és a gyártási folyamat magas hőmérsékletet vesz igénybe, és sok energiát használ fel.

Ezzel szemben a LionGlass nem használja ezeket a szénben gazdag anyagokat, és a gyártási hőmérséklet 300 °C és 400 °C között van.

A bökkenő az, hogy mivel az üvegnek alacsonyabb a hőtűrése, mint a többi üvegnek, nem használható okostelefonok vagy táblagépek képernyőjére, amelyekre nagy a kereslet.

Ehhez az üvegnek képesnek kell lennie a gyártási folyamat során fellépő magas hőmérsékletek elviselésére.

„Ha az üveg a folyamat során megváltoztatja a méreteit, a pixelek valójában rosszul igazodhatnak” – mondja Mauro professzor.

De a LionGlass-nak számos más felhasználási területe is lehet – például üveg evőeszközök és épületablakok.

A meglévő üveggyártó létesítményeknek el kell tudni készíteni a berendezést anélkül, hogy a berendezést megváltoztatnák, és az üveg elkészítése után nincs szükség további munkára. Erőssége, mondja Mauro professzor, „az üvegtest szerkezetének velejárója”.

A LionGlass hatással lehet „mindenütt, ahol üveget lát” – kivéve az okostelefonokat – mondja Robert Ritchie, a Berkeley-i Kaliforniai Egyetem munkatársa.

Ricci professzor és kollégái olyan átlátszatlan üveget fejlesztettek ki, amely erősebb az acélnál Majdnem egy évtizeddel ezelőtt.

Egy új típusú üveg segíthet az építészeknek újragondolni, hogyan használják fel az anyagot, mondja Cheryl Atkinson, az Atkinson Architect kanadai munkatársa. A LionGlass, mivel olyan erős, például sokkal vékonyabb ablaktáblákat tesz lehetővé.

„Ez minden bizonnyal csökkentené a szigetelt vagy háromrétegű üvegezések súlyát” – jegyzi meg, megjegyezve, hogy ez csökkentené az üvegszállításhoz kapcsolódó szén-dioxid-kibocsátást.

A jelenlegi ablaktechnológia egyik problémája azonban, hogy a dupla- vagy háromrétegű üvegezések szélein lévő műanyag tömítések gyakran néhány évtized után meghibásodnak – ez nem minden az üveg minőségén múlik.

Ezenkívül, felismerve az energiahatékonyság fontosságát, az építészek, köztük Mrs. Atkinson, kevesebb üveget használnak tervezéseik során, hogy csökkentsék az épületek hőveszteségét télen, és megakadályozzák a túlzott beltéri fűtést napsütéses napokon.

Mauro professzor egykori munkaadója, az okostelefonokban, táblagépekben és TV-képernyőkben használt Gorilla Glass-ról híres Corning más termékeket is gyárt, például üveget ultramasszív gyógyszeres fiolákhoz – beleértve a Covid-19 vakcinákhoz – és építészeti üvegeket épületekhez.

Jaimin Amin, a Corning technológiai igazgatója a BBC-nek elmondta, hogy a cégnek volt egy olyan projektje, amely „nagyon jó minőségű” energiahatékony ablakokat keres.

Ennek egyik módja az, hogy egy nagyon vékony üvegréteget helyeznek fel a hagyományos ablakok két üvegtáblája közé, hogy olyan háromrétegű üvegezésű egységet készítsenek, amelyek vékonyabbak és könnyebbek, mint a jelenlegi ablakok, mondja.

Júliusban a Corning gyenge okostelefon-keresletről számolt be negyedéves eredményfrissítésében.

Ennek ellenére Amin szerint a fogyasztói elektronika továbbra is jelentős növekedési terület a vállalat számára.

Corning szerint az okostelefon-gyártók üveget használnak készülékházaik és képernyőjeikhez, részben azért, mert ez segít a telefonoknak nagyfrekvenciás 5G jelek fogadásában és továbbításában.

Eközben a tartósság folyamatosan javul.

A Corning tavaly piacra dobott Victus 2 Gorilla Glass túléli, ha egy méter magasságból betonra ejtik. „Ez volt az első alkalom, hogy hitelesített újrahasznosított tartalommal rendelkező csészét kaptunk” – mondja Dr. Amin. – Egyre jobban haladunk ebbe az irányba.

Az üveg újrahasznosításának egyik előnye az új termék előállításához szükséges alacsonyabb hőmérséklet, ami csökkenti a szén-dioxid-kibocsátást.

William Kerwin, a Morningstar Research Services elemzője a Corning üvegüzletágban elért sikerét hangsúlyozza, mondván, hogy az egyre népszerűbb nagyképernyős televíziókban használt üveg piacának több mint felét birtokolja.

Az üveg egyik gyorsan terjedő alkalmazása a napelemek. „Ez az a hely, ahol azt hiszem, ha öt évvel ezelőtt megkérdeztek volna, nem is hívtam volna” – mondja Kerwin. „Most ez határozottan sokkal nagyobb üzlet az üvegipar számára.”

Hozzáteszi, hogy a napelemgyártók erősebb és vékonyabb üvegeket keresnek, így csökkenthetik a panelek súlyát.

Ben Wood, a CCS Insight munkatársa szerint az okostelefonok továbbra is az innováció fontos területei maradnak.

Például az összehajtható telefonoknak „tízezer vagy százezer összehajtást kell kibírniuk a készülék élettartama során” – mondja.

A fogyasztók továbbra is aggódnak amiatt, hogy az összecsukható telefonok valóban elég erősek-e, mondja.

„Az álom egy törhetetlen üveg” – teszi hozzá Wood – ami még ma is álom marad.