新型材料LionGlass强度是普通玻璃的10倍 生产过程更环保

薛浩

尽管玻璃有许多优点，但它有一个主要的致命弱点——易碎。 现在，宾夕法尼亚州立大学的工程师开发出了 LionGlass，这是一种新型材料，其抗损坏能力不仅提高了 10 倍，而且制造所需的能源也大大减少。
从窗户到水杯，最常用的玻璃形式在技术上称为钠钙硅酸盐玻璃。 制造这种常见材料需要温度高达 1500 °C (2732 °F) 的熔炉，这当然会消耗大量能源，并向大气中释放大量二氧化碳。 最重要的是，这种玻璃由石英砂、纯碱和石灰石制成，后两者在熔化时都会释放二氧化碳。

现在，宾夕法尼亚州立大学的研究人员改进了玻璃的配方，使其生产起来更加环保，同时也更加坚固。 该团队将这种新型玻璃组合物系列称为“LionGlass”，通过将纯碱和石灰石替换为氧化铝或铁化合物，获得了新的功能。 二氧化硅含量可以从 40% 到 90%（按重量计）变化。

更换碳酸盐不仅可以减少熔化过程中的直接排放，还可以将所需温度降低高达 400 °C (720 °F)。 这反过来又减少了约 30% 的能源消耗，从而减少了排放。

更好的是，LionGlass 的某些成分被发现具有比标准钠钙玻璃至少高 10 倍的抗裂性。 该团队在维氏金刚石压头下测试了样品，发现即使在 1 千克（2.2 磅）的力载荷下，玻璃也不会破裂 - 相比之下，普通玻璃在仅 0.1 千克（2.2 磅）的载荷下就会开始破裂（ 0.2 磅）。 LionGlass 的抗裂性可能比这个更高，但这是测试设备所能达到的最高水平。

“我们不断增加 LionGlass 的重量，直到达到设备允许的最大负载，结果发现它根本不会破裂。”该项目研究员尼克·克拉克 (Nick Clark) 说。

该团队表示，LionGlass 的好处在现实世界中可以成倍增加。 由于其强度较高，用该材料制成的产品可以更薄、更轻。

“我们应该能够减少厚度，同时仍然获得相同水平的抗损伤能力，”该项目的首席研究员约翰·毛罗（John Mauro）说。 “如果我们生产出重量更轻的产品，那对环境就更好了，因为我们使用的原材料更少，生产所需的能源也更少。 即使在下游，对于运输而言，这也减少了运输玻璃所需的能源，因此这对每个人来说都是双赢的局面。”

该团队已为 LionGlass 申请了专利，并希望能够尽快将其推向市场。

薛浩

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