盡管玻璃有許多優(yōu)點，但它有一個主要的致命弱點——易碎。 現(xiàn)在，賓夕法尼亞州立大學(xué)的工程師開發(fā)出了 LionGlass，這是一種新型材料，其抗損壞能力不僅提高了 10 倍，而且制造所需的能源也大大減少。

從窗戶到水杯，最常用的玻璃形式在技術(shù)上稱為鈉鈣硅酸鹽玻璃。 制造這種常見材料需要溫度高達(dá) 1500 °C (2732 °F) 的熔爐，這當(dāng)然會消耗大量能源，并向大氣中釋放大量二氧化碳。 最重要的是，這種玻璃由石英砂、純堿和石灰石制成，后兩者在熔化時都會釋放二氧化碳。

現(xiàn)在，賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究人員改進(jìn)了玻璃的配方，使其生產(chǎn)起來更加環(huán)保，同時也更加堅固。 該團隊將這種新型玻璃組合物系列稱為“LionGlass”，通過將純堿和石灰石替換為氧化鋁或鐵化合物，獲得了新的功能。 二氧化硅含量可以從 40% 到 90%(按重量計)變化。

更換碳酸鹽不僅可以減少熔化過程中的直接排放，還可以將所需溫度降低高達(dá) 400 °C (720 °F)。 這反過來又減少了約 30% 的能源消耗，從而減少了排放。

更好的是，LionGlass 的某些成分被發(fā)現(xiàn)具有比標(biāo)準(zhǔn)鈉鈣玻璃至少高 10 倍的抗裂性。 該團隊在維氏金剛石壓頭下測試了樣品，發(fā)現(xiàn)即使在 1 千克(2.2 磅)的力載荷下，玻璃也不會破裂 - 相比之下，普通玻璃在僅 0.1 千克(2.2 磅)的載荷下就會開始破裂( 0.2 磅)。 LionGlass 的抗裂性可能比這個更高，但這是測試設(shè)備所能達(dá)到的最高水平。

“我們不斷增加 LionGlass 的重量，直到達(dá)到設(shè)備允許的最大負(fù)載，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它根本不會破裂。”該項目研究員尼克·克拉克 (Nick Clark) 說。

該團隊表示，LionGlass 的好處在現(xiàn)實世界中可以成倍增加。 由于其強度較高，用該材料制成的產(chǎn)品可以更薄、更輕。

“我們應(yīng)該能夠減少厚度，同時仍然獲得相同水平的抗損傷能力，”該項目的首席研究員約翰·毛羅(John Mauro)說。 “如果我們生產(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。 即使在下游，對于運輸而言，這也減少了運輸玻璃所需的能源，因此這對每個人來說都是雙贏的局面。”

該團隊已為 LionGlass 申請了專利，并希望能夠盡快將其推向市場。