10 kat daha yeşil ve hasara karşı daha dayanıklı yeni bir cam türü

Küresel olarak, cam üretimi en az 86 milyon ton yıllık karbondioksit Ancak Penn State araştırmacıları tarafından geliştirilen LionGlass adlı yeni bir cam türü, bu karbon çıkışını %50 oranında azaltma potansiyeli sunuyor. Bu yenilikçi cam, üretmek için çok daha az enerji gerektirmesinin yanı sıra, geleneksel soda-kireç silikat camdan daha fazla hasar direncine sahiptir. Bu atılımın arkasındaki bilim adamları yakın zamanda bir patent başvurusunda bulunarak LionGlass’ı pazara sunma yolundaki ilk adımı işaretlediler.

Penn State’de Dorothy Butt Enright Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Profesörü ve projenin baş araştırmacısı John Mauro, “Amacımız cam üretimini uzun vadede sürdürülebilir kılmaktır” dedi. “LionGlass, karbon içeren toplu malzemelerin kullanımını azaltır ve camın erime sıcaklığını büyük ölçüde düşürür.”

Soda-kireç silikat cam, pencerelerden cam sofra takımlarına kadar günlük eşyalarda kullanılan yaygın cam, üç temel malzemenin eritilmesiyle yapılır: kuvars kumu, soda külü ve kireç taşı. Soda külü sodyum karbonattır ve kireç taşı kalsiyum karbonattır ve her ikisi de eridikçe ısıyı hapseden bir sera gazı olan karbondioksit (CO2) salar.

Mauro, “Cam eritme işlemi sırasında, karbonatlar oksitlere ayrışır ve atmosfere salınan karbondioksit üretir.” Dedi.

Ancak karbondioksit emisyonlarının büyük bir kısmı, fırınları camı eritmek için gereken yüksek sıcaklıklara ısıtmak için gereken enerjiden geliyor. LionGlass ile erime sıcaklıkları yaklaşık 300 ila 400 derece düşer SantigratMauro, bunun geleneksel bir soda-kireç camına kıyasla enerji tüketiminde yaklaşık %30’luk bir azalmaya yol açtığını açıkladı.

LionGlass sadece çevre üzerinde daha kolay olmakla kalmaz, aynı zamanda geleneksel camdan daha güçlüdür. Araştırmacılar, adını Pennsylvania’nın Nittany Lion maskotundan alan yeni camın, geleneksel camdan daha yüksek çatlama direncine sahip olduğunu görünce şaşırdıklarını söyledi.

Bazı cam panel armatürleri, bir kilogram Vickers elmas borunun kuvvet yükü altında bile camın çatlamayacağı kadar güçlü bir çatlama direncine sahiptir. LionGlass, yaklaşık 0,1 kilogramlık bir yük altında çatlaklar oluşturan standart soda-kireç camından en az on kat daha fazla çatlamaya dayanıklıdır. Araştırmacılar, LionGlass’ın sınırlarının henüz bulunamadığını, çünkü girinti ekipmanının izin vereceği maksimum yüke ulaştığını açıkladı.

Mauro’nun laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olan Nick Clark, “Ekipmanın izin verdiği maksimum yüke ulaşana kadar LionGlass üzerindeki ağırlığı artırmaya devam ettik” dedi. “Kırılmayacak.”

Mauro, çatlama direncinin camda test edilecek en önemli özelliklerden biri olduğunu, çünkü malzemenin sonuçta bu şekilde bozulduğunu açıkladı. Zamanla cam, yüzey boyunca zayıf noktalar haline gelen küçük çatlaklar geliştirir. Bir cam parçası kırıldığında, mevcut olan mikro çatlakların neden olduğu zayıflıklardan kaynaklanır. Başta mikro çatlak oluşumuna dayanıklı olan camın ayrı bir değer taşıdığını sözlerine ekledi.

Mauro, “Hasar direnci, camın özellikle önemli bir özelliğidir” dedi. “Otomotiv ve elektronik endüstrilerinde, mimaride ve fiber optik kablolar gibi iletişim teknolojisinde camın gücüne güvendiğimiz tüm yolları bir düşünün. Sağlık hizmetlerinde bile aşılar güçlü, kimyasal olarak dayanıklı cam kaplarda saklanır.”

Mauro, LionGlass’ın geliştirilmiş gücünün, bundan üretilen ürünlerin daha da hafif olabileceği anlamına gelmesini umuyor. LionGlass, mevcut cama göre hasara karşı on kat daha dayanıklı olduğu için önemli ölçüde daha ince olabilir.

Mauro, “Kalınlığı azaltabilmeli ve aynı seviyede hasar direncine sahip olmalıyız” dedi. “Daha hafif bir ürünümüz varsa, çevre için daha iyidir, çünkü daha az ham madde kullanırız ve onu üretmek için daha az enerjiye ihtiyaç duyarız. Taşıma için aşağı yönde bile, camı hareket ettirmek için gereken enerjiyi azaltır, yani bu bir kazançtır.” kazanma durumu.”

Mauro, araştırma ekibinin hala LionGlass’ın potansiyelini değerlendirdiğini belirtiyor. Tüm cam ailesi için bir patent başvurusunda bulundular, bu da LionGlass ailesi içinde her biri kendine özgü özelliklere ve potansiyel uygulamalara sahip birçok bileşim olduğu anlamına gelir. Şimdi, nasıl etkileşime girdiklerini incelemek için LionGlass’ın farklı formülasyonlarını bir dizi kimyasal ortama maruz bırakıyorlar. Bulgular, ekibin LionGlass’ın dünya genelinde nasıl kullanıldığını daha iyi anlamasına yardımcı olacak.

Mauro, “İnsanlar cam yapmayı 5.000 yıldan daha uzun bir süre önce öğrendi ve o zamandan beri modern uygarlığı bugünkü haline getirmek zorunlu hale geldi” dedi. “Çevre sorunları, yenilenebilir enerji, enerji verimliliği, sağlık hizmetleri ve kentsel gelişim gibi küresel zorluklarla karşı karşıya olduğumuz için geleceği şekillendirmeye yardım etmemiz gereken bir zamandayız. Cam, bu sorunların çözümünde hayati bir rol oynayabilir. ve katkıda bulunmaya hazırız.”