盡管玻璃有許多優(yōu)點(diǎn)，但它有一個(gè)主要的致命弱點(diǎn)——易碎。 現(xiàn)在，賓夕法尼亞州立大學(xué)的工程師開(kāi)發(fā)出了 LionGlass，這是一種新型材料，其抗損壞能力不僅提高了 10 倍，而且制造所需的能源也大大減少。

從窗戶(hù)到水杯，最常用的玻璃形式在技術(shù)上稱(chēng)為鈉鈣硅酸鹽玻璃。 制造這種常見(jiàn)材料需要溫度高達(dá) 1500 °C (2732 °F) 的熔爐，這當(dāng)然會(huì)消耗大量能源，并向大氣中釋放大量二氧化碳。 最重要的是，這種玻璃由石英砂、純堿和石灰石制成，后兩者在熔化時(shí)都會(huì)釋放二氧化碳。

現(xiàn)在，賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究人員改進(jìn)了玻璃的配方，使其生產(chǎn)起來(lái)更加環(huán)保，同時(shí)也更加堅(jiān)固。 該團(tuán)隊(duì)將這種新型玻璃組合物系列稱(chēng)為“LionGlass”，通過(guò)將純堿和石灰石替換為氧化鋁或鐵化合物，獲得了新的功能。 二氧化硅含量可以從 40% 到 90%(按重量計(jì))變化。

更換碳酸鹽不僅可以減少熔化過(guò)程中的直接排放，還可以將所需溫度降低高達(dá) 400 °C (720 °F)。 這反過(guò)來(lái)又減少了約 30% 的能源消耗，從而減少了排放。

更好的是，LionGlass 的某些成分被發(fā)現(xiàn)具有比標(biāo)準(zhǔn)鈉鈣玻璃至少高 10 倍的抗裂性。 該團(tuán)隊(duì)在維氏金剛石壓頭下測(cè)試了樣品，發(fā)現(xiàn)即使在 1 千克(2.2 磅)的力載荷下，玻璃也不會(huì)破裂 - 相比之下，普通玻璃在僅 0.1 千克(2.2 磅)的載荷下就會(huì)開(kāi)始破裂( 0.2 磅)。 LionGlass 的抗裂性可能比這個(gè)更高，但這是測(cè)試設(shè)備所能達(dá)到的最高水平。

“我們不斷增加 LionGlass 的重量，直到達(dá)到設(shè)備允許的最大負(fù)載，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它根本不會(huì)破裂。”該項(xiàng)目研究員尼克·克拉克 (Nick Clark) 說(shuō)。

該團(tuán)隊(duì)表示，LionGlass 的好處在現(xiàn)實(shí)世界中可以成倍增加。 由于其強(qiáng)度較高，用該材料制成的產(chǎn)品可以更薄、更輕。

“我們應(yīng)該能夠減少厚度，同時(shí)仍然獲得相同水平的抗損傷能力，”該項(xiàng)目的首席研究員約翰·毛羅(John Mauro)說(shuō)。 “如果我們生產(chǎn)出重量更輕的產(chǎn)品，那對(duì)環(huán)境就更好了，因?yàn)槲覀兪褂玫脑牧细伲a(chǎn)所需的能源也更少。 即使在下游，對(duì)于運(yùn)輸而言，這也減少了運(yùn)輸玻璃所需的能源，因此這對(duì)每個(gè)人來(lái)說(shuō)都是雙贏的局面。”

該團(tuán)隊(duì)已為 LionGlass 申請(qǐng)了專(zhuān)利，并希望能夠盡快將其推向市場(chǎng)。