Vetro ecologico che è difficile da rompere

Ci sono risate al telefono quando John Mauro pone la mia domanda a uno dei suoi studenti: quanto martellamento ci vuole per rompere il nuovo vetro che hanno sviluppato?

“Devi metterci dentro il tuo corpo”, dice il professor Mauro, della Penn State, che descrive come il vetro deve prima essere profondamente graffiato con una penna diamantata o carburo di tungsteno – e poi martellato da uno studente post-dottorato. martello.

Il professor Mauro afferma che l’invenzione, chiamata LionGlass, è dieci volte più resistente del vetro standard. Immagina una bottiglia di vino intatta, anche dopo che è caduta sul pavimento della cucina.

Tuttavia, sono disponibili pochi dettagli su LionGlass poiché la ricerca non è stata ancora pubblicata in una rivista peer-reviewed e il team ha recentemente depositato una domanda di brevetto.

Un dettaglio chiave è che, a differenza del vetro standard, la produzione di questo vetro non richiede carbonato di sodio o calcare. Gli ingredienti alternativi al momento sono un segreto gelosamente custodito.

Le persone lo sono state Fabbricazione del vetro da migliaia di anni. Grazie alle sue proprietà simili a gioielli e al fatto che può essere modellato in forme complesse, ha sempre avuto un tallone d’Achille: si frantuma. Ma forse non ancora per molto.

Dai parabrezza delle auto ai calici da champagne, non c’è fine alle applicazioni che potrebbero trarre vantaggio da un vetro ancora più resistente.

C’è molta concorrenza su chi può realizzare il vetro più resistente e sostenibile a un prezzo ragionevole. Può cambiare il mondo.

“Se vogliamo davvero avere un impatto sull’impronta di carbonio, dobbiamo affrontare il silicato di calce sodata”, afferma il professor Mauro.

Il carbonato di sodio e il calcare rilasciano anidride carbonica (CO2) se riscaldati con sabbia di quarzo, una ricetta comune per il vetro, e il processo di produzione richiede temperature elevate, consumando molta energia.

Al contrario, LionGlass non utilizza questi materiali ricchi di carbonio e ha temperature di produzione inferiori a 300°C a 400°C.

Il problema è che poiché il vetro ha una tolleranza termica inferiore rispetto ad altri vetri, non può essere utilizzato per gli schermi di smartphone o tablet, che sono molto richiesti.

Per fare questo, il vetro deve essere in grado di sopportare le alte temperature durante il processo produttivo.

“Se il vetro cambia le sue dimensioni durante questo processo, i pixel possono infatti essere disallineati”, afferma il professor Mauro.

Ma LionGlass potrebbe avere molti altri usi, ad esempio posate di vetro e finestre negli edifici.

Gli impianti di produzione del vetro esistenti dovrebbero essere in grado di produrlo senza cambiare le loro attrezzature e il vetro non richiede ulteriore lavoro una volta prodotto. La sua forza, dice il professor Mauro, è “una proprietà inerente alla struttura vitrea”.

LionGlass potrebbe avere un impatto “ovunque si veda il vetro”, tranne che negli smartphone, afferma Robert Ritchie dell’Università della California, Berkeley.

Il professor Ricci ei suoi colleghi hanno sviluppato un vetro opaco più resistente dell’acciaio Quasi un decennio fa.

Un nuovo tipo di vetro potrebbe aiutare gli architetti a ripensare al modo in cui utilizzano il materiale, afferma Cheryl Atkinson, di Atkinson Architect in Canada. LionGlass, essendo così resistente, può consentire, ad esempio, vetri delle finestre molto più sottili.

“Ciò ridurrebbe sicuramente il peso delle unità a vetro isolante o triplo”, osserva, osservando che ciò ridurrebbe le emissioni di anidride carbonica associate al trasporto del vetro.

Tuttavia, un problema con l’attuale tecnologia delle finestre è che le guarnizioni in plastica attorno ai bordi delle unità a doppio o triplo vetro spesso si guastano dopo alcuni decenni: non si tratta solo della qualità del vetro stesso.

Inoltre, riconoscendo l’importanza dell’efficienza energetica, gli architetti, tra cui la signora Atkinson, utilizzano meno vetro nei loro progetti per ridurre la perdita di calore dagli edifici in inverno e prevenire un eccessivo riscaldamento interno nelle giornate di sole.

L’ex datore di lavoro del professor Mauro, Corning, famoso per il Gorilla Glass utilizzato in smartphone, tablet e schermi TV, realizza altri prodotti come il vetro per flaconi di farmaci ultra resistenti – anche per i vaccini Covid-19 – e il vetro architettonico per gli edifici.

Jaimin Amin, chief technology officer di Corning, ha detto alla BBC che la società aveva un progetto alla ricerca di finestre ad alta efficienza energetica di “altissima qualità”.

Un modo in cui questo potrebbe essere utilizzato è l’applicazione di uno strato di vetro molto sottile tra due lastre di finestre tradizionali per realizzare unità a triplo vetro più sottili e leggere delle finestre esistenti, afferma.

A luglio, Corning ha segnalato una debole domanda di smartphone in un aggiornamento trimestrale degli utili.

Tuttavia, Amin afferma che l’elettronica di consumo rimane un’importante area di crescita per l’azienda.

I produttori di smartphone usano il vetro per i corpi dei loro dispositivi, così come gli schermi, in parte perché questo aiuta i telefoni a ricevere e trasmettere segnali 5G ad alta frequenza, afferma Corning.

Nel frattempo, la durata continua a migliorare.

Il Victus 2 Gorilla Glass che Corning ha lanciato lo scorso anno può sopravvivere a una caduta sul cemento da un’altezza di un metro. “Era la prima volta che avevamo una tazza con contenuto riciclato certificato”, afferma il dott. Amin. “Ci stiamo muovendo sempre di più in questa direzione”.

Uno dei vantaggi del riciclo del vetro sono le temperature più basse necessarie per realizzare il nuovo prodotto, che riduce le emissioni di carbonio.

William Kerwin, un analista di Morningstar Research Services, sottolinea il successo di Corning nel settore del vetro, affermando che detiene più della metà del mercato del vetro utilizzato nei televisori a grande schermo sempre più popolari.

Un’applicazione in rapida espansione del vetro sono i pannelli solari. “Questo è un posto in cui penso che se me lo avessi chiesto cinque anni fa, non avrei nemmeno chiamato”, dice Kerwin. “Ora è decisamente un affare molto più grande per l’industria del vetro”.

Aggiunge che i produttori di pannelli solari sono alla ricerca di un vetro più resistente e più sottile in modo da poter ridurre il peso dei pannelli.

Ben Wood, di CCS Insight, afferma che gli smartphone continueranno a essere un’area importante per l’innovazione.

Ad esempio, i telefoni pieghevoli devono resistere a “decine di migliaia o centinaia di migliaia di pieghe per tutta la vita del dispositivo”, afferma.

I consumatori si preoccupano ancora se i telefoni pieghevoli siano davvero abbastanza potenti, dice.

“Un sogno è un vetro infrangibile”, aggiunge Wood, che rimane un sogno anche adesso.