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2023-08-15 18:43 |
新型玻璃更環(huán)保 抗損性提高10倍
在全球范圍內(nèi)，玻璃制造業(yè)每年至少排放 8600 萬噸二氧化碳。然而，賓夕法尼亞州立大學(xué)研究人員開發(fā)的一種名為"LionGlass"的新型玻璃有可能將碳排放量減少 50%。與傳統(tǒng)的鈉鈣硅酸鹽玻璃相比，這種創(chuàng)新玻璃不僅生產(chǎn)能耗大大降低，而且具有更強的抗破壞性。這一突破背后的科學(xué)家們最近提交了一份專利申請，標(biāo)志著向市場推出 LionGlass 的第一步。 N5w]2xz!
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由賓夕法尼亞州立大學(xué)研究人員設(shè)計的一種新型玻璃 LionGlass 樣品，與標(biāo)準(zhǔn)鈉鈣硅酸鹽玻璃相比，這種玻璃的生產(chǎn)能耗要低得多，而且更耐用。圖片來源：Adrienne Berard/賓夕法尼亞州立大學(xué) eFXi )tl
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賓夕法尼亞州立大學(xué)材料科學(xué)與工程系 Dorothy Pate Enright 教授兼該項目的首席研究員 John Mauro （約翰·毛羅）說："我們的目標(biāo)是使玻璃制造長期可持續(xù)發(fā)展。LionGlass消除了含碳批次材料的使用，并大大降低了玻璃的熔化溫度"。 ;aRWJG
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從窗戶到玻璃餐具等日常用品中使用的普通玻璃--鈉鈣硅酸鹽玻璃，是通過熔化三種主要材料制成的：石英砂、純堿和石灰石。純堿是碳酸鈉，石灰石是碳酸鈣，這兩種物質(zhì)在熔化過程中都會釋放出二氧化碳（CO2），這是一種捕獲熱量的溫室氣體。在玻璃熔化過程中，碳酸鹽分解成氧化物，產(chǎn)生二氧化碳，釋放到大氣中。但大部分二氧化碳排放來自將熔爐加熱到熔化玻璃所需的高溫所需的能源。 rD(ep~^M
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毛羅解釋說，使用 LionGlass 后，熔化溫度降低了約 300 到 400 攝氏度，與傳統(tǒng)鈉鈣玻璃相比，能耗大約減少了 30%。 YZ%f7B Uk
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LionGlass 不僅更環(huán)保，而且比傳統(tǒng)玻璃更堅固。研究人員說，他們驚訝地發(fā)現(xiàn)，這種以賓夕法尼亞州立大學(xué)吉祥物"Nittany Lion"命名的新型玻璃，與傳統(tǒng)玻璃相比，抗裂性明顯更強。 #Mem2cz
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研究小組的一些玻璃成分具有很強的抗裂性，即使在維氏金剛石壓頭施加一公斤力的負荷下，玻璃也不會開裂。與標(biāo)準(zhǔn)鈉鈣玻璃相比，LionGlass 的抗裂性至少提高了 10 倍，標(biāo)準(zhǔn)鈉鈣玻璃在大約 0.1 千克力的負載下就會產(chǎn)生裂紋。研究人員解釋說，LionGlass 的極限尚未發(fā)現(xiàn)，因為他們已經(jīng)達到了壓痕設(shè)備所允許的最大負荷。 W}e[.iX;
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毛羅實驗室的博士后研究員尼克-克拉克說："我們不斷增加 LionGlass 的重量，直到達到設(shè)備允許的最大負荷，結(jié)果它根本不會開裂。" %`T^qh_dE
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抗裂性是測試玻璃最重要的品質(zhì)之一，因為它是材料最終失效的原因。隨著時間的推移，玻璃表面會出現(xiàn)微裂紋，成為薄弱點。當(dāng)一塊玻璃破碎時，就是因為已有的微裂紋造成了薄弱點。他補充說，首先能夠防止微裂紋形成的玻璃尤為珍貴。 {R{%Z
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抗破壞性是玻璃的一項特別重要的特性，想想我們在汽車工業(yè)、電子工業(yè)、建筑和通信技術(shù)（如光纖電纜）等方面對玻璃強度的依賴。甚至在醫(yī)療保健領(lǐng)域，疫苗也儲存在堅固的耐化學(xué)性玻璃包裝中。 D16;6K'{
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毛羅希望，LionGlass 強度的提高意味著用它制造的產(chǎn)品重量更輕。由于 LionGlass 的抗破壞性是目前玻璃的 10 倍，因此它可以大大減�。�"我們應(yīng)該可以減小厚度，但仍能獲得相同的抗破壞性。如果我們能生產(chǎn)出重量更輕的產(chǎn)品，那對環(huán)境就更好了，因為我們使用的原材料更少，生產(chǎn)所需的能源也更少。甚至在下游運輸方面，這也減少了運輸玻璃所需的能源，因此對每個人來說都是雙贏的"。 ,tR'0 &=
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毛羅指出，研究團隊仍在評估 LionGlass 的潛力。他們已經(jīng)為整個玻璃家族提交了專利申請，這意味著 LionGlass 家族中有許多成分，每種成分都有其獨特的性能和潛在的應(yīng)用。目前，他們正在將 LionGlass 的各種成分暴露在一系列化學(xué)環(huán)境中，以研究其反應(yīng)。研究結(jié)果將有助于研究小組更好地了解 LionGlass 在世界各地的應(yīng)用。 -ZoOX"N}
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"人類在 5000 多年前就學(xué)會了如何制造玻璃，從那時起，玻璃就成為現(xiàn)代文明發(fā)展到今天的關(guān)鍵，現(xiàn)在，我們正處于需要玻璃來幫助塑造未來的時刻，因為我們面臨著環(huán)境問題、可再生能源、能源效率、醫(yī)療保健和城市發(fā)展等全球性挑戰(zhàn)。玻璃可以在解決這些問題方面發(fā)揮至關(guān)重要的作用，我們已經(jīng)準(zhǔn)備好做出貢獻。"
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