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宾西法尼亚州立大学开发新型玻璃 抗损能力提高10倍

来源：盖世汽车    时间：2023-07-07 11:40:05


(相关资料图)

在全球范围内，每年玻璃制造业至少产生8600万吨二氧化碳。一种新型玻璃有望减少一半的碳排放。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。

（图片来源：宾西法尼亚州立大学）

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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