宾西法尼亚州立大学开发新型玻璃 抗损能力提高10倍
(资料图)
据外媒报道,宾西法尼亚州立大学(Penn State)的研究人员开发了一种名为LionGlass的新型玻璃。比起标准的钠钙硅酸盐玻璃(soda lime silicate glass),生产耗能明显减少,并且更加抗损坏。
该项目首席研究员John Mauro表示:“这项研究旨在促进玻璃制造业实现长期可持续发展。LionGlass不使用含碳批料,并且玻璃熔点明显降低。”
在日常生活中,钠钙硅酸盐玻璃得到广泛应用,如窗户和玻璃餐具。这种玻璃由三种主要材料熔融制成,包括石英砂、纯碱和石灰石。纯碱是碳酸钠,石灰石是碳酸钙,二者在融化时均释放二氧化碳(CO2)。另外,将熔炉加热至熔化玻璃所需的高温,需要大量耗能,由此产生大部分CO 2排放。Mauro表示,生产LionGlass时,熔化温度降低约300-400摄氏度,与传统钠钙玻璃相比,可减少约30%的能耗。除了更具环保性,LionGlass还更加坚固。研究人员表示,这种以宾夕法尼亚州立大学吉祥物尼塔尼狮子(Nittany Lion)命名的新型玻璃,比传统玻璃具有明显更高的抗裂性。
这种玻璃的一些成分具有很强的抗裂性,即使在维氏金刚石压头的一公斤力载荷下,玻璃也不会破裂。LionGlass的抗裂性至少是标准钠钙玻璃的10倍,后者在约0.1公斤的载荷下会产生裂缝。研究人员表示,目前还未发现LionGlass的极限,因其已通过压痕设备的最大载荷。研究人员Nick Clark表示:“研究人员一直增加LionGlass上的重量,直至达到设备允许的最大负荷。玻璃根本没有破裂。”
在玻璃测试中,抗裂性是最重要的测试要素之一,因为这是材料最终失效的原因。Clark指出,随着时间的推移,玻璃表面会产生微裂纹,由此成为薄弱点,最终导致一块玻璃破裂。因此,防止玻璃形成微裂纹,具有重要意义。Mauro表示:“对玻璃来说,抗损性是一种特别重要的特性。想想汽车工业、电子工业、建筑和通信技术(如光纤电缆),在很多方面都取决于玻璃强度。”
Mauro认为,LionGlass的强度更高,由此制成的产品可能更轻。因为LionGlass的抗损能力是目前玻璃的10倍,可能薄得多。他表示:“减轻产品重量,更有益于环境,因为使用的原材料越少,生产耗能越少。另外,这也减少了运送玻璃所需的能源。”
目前,该团队仍在评估LionGlass的潜力,并已为整个玻璃系列提交了专利申请。
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