賓西法尼亞州立大學開發新型玻璃 抗損能力提高10倍

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在全球范圍內，每年玻璃制造業至少產生8600萬噸二氧化碳。一種新型玻璃有望減少一半的碳排放。據外媒報道，賓西法尼亞州立大學（Penn State）的研究人員開發了一種名為LionGlass的新型玻璃。比起標準的鈉鈣硅酸鹽玻璃（soda lime silicate glass），生產耗能明顯減少，并且更加抗損壞。

（圖片來源：賓西法尼亞州立大學）

該項目首席研究員John Mauro表示：“這項研究旨在促進玻璃制造業實現長期可持續發展。LionGlass不使用含碳批料，并且玻璃熔點明顯降低。”

在日常生活中，鈉鈣硅酸鹽玻璃得到廣泛應用，如窗戶和玻璃餐具。這種玻璃由三種主要材料熔融制成，包括石英砂、純堿和石灰石。純堿是碳酸鈉，石灰石是碳酸鈣，二者在融化時均釋放二氧化碳（CO2）。另外，將熔爐加熱至熔化玻璃所需的高溫，需要大量耗能，由此產生大部分CO 2排放。Mauro表示，生產LionGlass時，熔化溫度降低約300-400攝氏度，與傳統鈉鈣玻璃相比，可減少約30%的能耗。除了更具環保性，LionGlass還更加堅固。研究人員表示，這種以賓夕法尼亞州立大學吉祥物尼塔尼獅子（Nittany Lion）命名的新型玻璃，比傳統玻璃具有明顯更高的抗裂性。

這種玻璃的一些成分具有很強的抗裂性，即使在維氏金剛石壓頭的一公斤力載荷下，玻璃也不會破裂。LionGlass的抗裂性至少是標準鈉鈣玻璃的10倍，后者在約0.1公斤的載荷下會產生裂縫。研究人員表示，目前還未發現LionGlass的極限，因其已通過壓痕設備的最大載荷。研究人員Nick Clark表示：“研究人員一直增加LionGlass上的重量，直至達到設備允許的最大負荷。玻璃根本沒有破裂。”

在玻璃測試中，抗裂性是最重要的測試要素之一，因為這是材料最終失效的原因。Clark指出，隨著時間的推移，玻璃表面會產生微裂紋，由此成為薄弱點，最終導致一塊玻璃破裂。因此，防止玻璃形成微裂紋，具有重要意義。Mauro表示：“對玻璃來說，抗損性是一種特別重要的特性。想想汽車工業、電子工業、建筑和通信技術（如光纖電纜），在很多方面都取決于玻璃強度。”

Mauro認為，LionGlass的強度更高，由此制成的產品可能更輕。因為LionGlass的抗損能力是目前玻璃的10倍，可能薄得多。他表示：“減輕產品重量，更有益于環境，因為使用的原材料越少，生產耗能越少。另外，這也減少了運送玻璃所需的能源。”

目前，該團隊仍在評估LionGlass的潛力，并已為整個玻璃系列提交了專利申請。

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