Mặc dù có nhiều ưu điểm, nhưng thủy tinh có một nhược điểm chính là rất giòn. Các kỹ sư tại Đại học Pennsylvania State (Penn State) đã phát triển LionGlass - một loại vật liệu mới không chỉ có đồ bền gấp 10 lần mà còn cần ít năng lượng hơn đáng kể để sản xuất.
Dạng thủy tinh được sử dụng phổ biến nhất mà bạn sẽ tìm thấy trong mọi thứ từ cửa sổ đến ly uống nước, về mặt kỹ thuật được gọi là thủy tinh silicat vôi soda. Việc sản xuất vật liệu phổ biến này đòi hỏi lò nung có nhiệt độ lên tới 1.500°C, tất nhiên là tiêu tốn rất nhiều năng lượng và giải phóng một lượng lớn khí CO2 vào khí quyển. Ngoài ra, loại thủy tinh này được làm từ cát thạch anh, tro soda và đá vôi, hai loại sau cùng giải phóng CO2 khi tan chảy.
Giờ đây, các nhà nghiên cứu ở Penn State đã cải tiến công thức để sản xuất thủy tinh thân thiện với môi trường hơn, đồng thời bền hơn nhiều. Một chế phẩm thủy tinh mới gọi là LionGlass, có được độ bền bằng cách hoán đổi tro soda và đá vôi với oxit nhôm hoặc hợp chất sắt. Hàm lượng silica có thể thay đổi từ 40 - 90% tính theo trọng lượng.
Việc hoán đổi các vật liệu không chỉ cắt giảm lượng khí thải trực tiếp trong quá trình nóng chảy mà còn giảm nhiệt độ cần thiết tới 400°C. Điều đó lần lượt làm giảm mức tiêu thụ năng lượng khoảng 30% và như vậy sẽ cắt giảm lượng khí thải đáng kể trong quá trình sản xuất.
Hơn nữa, một số chế phẩm của LionGlass đã được phát hiện là có khả năng chống nứt cao hơn ít nhất 10 lần so với thủy tinh vôi soda tiêu chuẩn. Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm các mẫu dưới thử nghiệm đo độ cứng Vickers (được thực hiện bằng cách ấn 1 mũi thử kim cương nhỏ vào bền mặt kính) và phát hiện ra rằng kính không bị nứt ngay cả dưới tải trọng 1 kg – để so sánh, kính thông thường sẽ bắt đầu nứt dưới tải trọng chỉ 0,1 kg. Và khả năng chống nứt của LionGlass có thể còn cao hơn thế, nhưng đây là mức cao nhất mà vật liệu thử nghiệm có thể đạt được.
Nhóm nghiên cứu cho biết, nhóm tiếp tục tăng trọng lượng thử nghiệm lên LionGlass cho đến khi đạt đến tải trọng tối đa mà vật liệu cho phép, nhằm tối ưu độ bền cho loại kính mới này.
Nhóm nghiên cứu nói rằng lợi ích của LionGlass có thể được nhân lên trong thực tế. Do độ bền cao hơn, các sản phẩm làm từ vật liệu này có thể mỏng hơn và nhẹ hơn.
John Mauro, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết, chúng tôi có thể giảm độ dày mà vẫn đạt được độ bền cần thiết. Tạo ra một sản phẩm nhẹ hơn cũng sẽ tốt hơn cho môi trường, bởi vì vật liêu sử dụng ít nguyên liệu thô hơn và cần ít năng lượng hơn để sản xuất. Ngay cả trong khâu vận chuyển, nhẹ hơn cũng giúp làm giảm năng lượng cần thiết để vận chuyển kính, điều này sẽ mang lại lợi ích cho tất cả mọi người.
Nhóm nghiên cứu đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho LionGlass và hy vọng có thể sớm đưa nó ra thị trường.
ximang.vn (TH/ TC Xây dựng)
