Penn State의 연구원이 설계한 새로운 유형의 유리인 LionGlass 샘플은 생산하는 데 훨씬 적은 에너지가 필요하고 표준 소다 석회 규산염 유리보다 손상에 더 강합니다. 크레딧: Adrian Berard/Penn State
전 세계적으로 유리 산업은 가장 적게 생산합니다. 8,600만 톤 매년 이산화탄소. 그러나 Penn State 연구원이 개발한 LionGlass라는 새로운 유형의 유리는 이 탄소 배출량을 50%까지 줄일 수 있는 잠재력을 제공합니다. 이 혁신적인 유리는 생산하는 데 훨씬 적은 에너지를 필요로 할 뿐만 아니라 기존의 소다 석회 규산염 유리보다 손상 저항이 더 큽니다. 이 혁신의 배후에 있는 과학자들은 최근 LionGlass를 시장에 출시하기 위한 첫 걸음을 내딛는 특허 출원을 제출했습니다.
“우리의 목표는 유리 제조를 장기적으로 지속 가능하게 만드는 것입니다. “LionGlass는 탄소 함유 혼합물의 사용을 없애고 유리의 용융 온도를 크게 낮춥니다.”
창호부터 유리 식기까지 일상용품에 사용되는 일반 유리인 소다석회 규산염 유리는 규사, 소다회, 석회석의 세 가지 기본 재료를 녹여 만듭니다. 소다회는 탄산나트륨이고 석회석은 탄산칼슘이며 둘 다 녹아서 열을 가두는 온실 가스인 이산화탄소(CO2)를 방출합니다.
“유리 용해 과정에서 탄산염은 산화물로 분해되어 대기 중으로 방출되는 이산화탄소를 생성합니다.”라고 Mauro는 말했습니다.
그러나 이산화탄소 배출량의 대부분은 가마를 유리를 녹이는 데 필요한 고온으로 가열하는 데 필요한 에너지에서 발생합니다. LionGlass를 사용하면 녹는 온도가 약 300~400도까지 떨어집니다. 섭씨Mauro는 이것이 전통적인 소다 석회 유리에 비해 약 30%의 에너지 소비 감소로 이어진다고 설명했습니다.
LionGlass는 환경 친화적일 뿐만 아니라 기존 유리보다 더 강합니다. 연구원들은 펜실베니아에 있는 Nittany Lion의 마스코트 이름을 딴 새로운 유리가 기존 유리보다 균열 저항성이 더 높다는 사실에 놀랐다고 말했습니다.
특정 유리 패널 고정 장치는 1kg의 Vickers 다이아몬드 파이프의 하중을 받는 경우에도 유리가 깨지지 않을 정도로 강한 내균열성을 가지고 있습니다. LionGlass는 약 0.1kg의 하중에서 균열을 형성하는 표준 소다석회 유리보다 균열 저항성이 10배 이상 높습니다. 연구자들은 LionGlass가 인덴테이션 장비가 허용할 수 있는 최대 하중에 도달했기 때문에 아직 한계를 발견하지 못했다고 설명했습니다.
“우리는 장비가 허용할 수 있는 최대 하중에 도달할 때까지 LionGlass의 무게를 계속 늘렸습니다.”라고 Mauro 연구실의 박사후 연구원인 Nick Clark은 말했습니다. “단순히 깨지지 않을 것입니다.”
Mauro는 재료가 궁극적으로 실패하는 방식이기 때문에 균열 저항성이 유리 테스트에서 가장 중요한 품질 중 하나라고 설명했습니다. 시간이 지남에 따라 유리는 표면을 따라 작은 균열이 생겨 약점이 됩니다. 유리 조각이 깨지는 것은 존재하는 미세 균열로 인한 약점 때문입니다. 그는 우선 미세 균열 형성에 저항하는 유리가 특히 가치가 있다고 덧붙였습니다.
“내손상성은 유리의 특히 중요한 특성입니다.”라고 Mauro는 말했습니다. “자동차 및 전자 산업, 건축, 광섬유 케이블과 같은 통신 기술에서 우리가 유리의 강도에 의존하는 모든 방법을 생각해 보십시오. 의료 분야에서도 백신은 강력하고 화학적으로 저항력이 있는 유리 용기에 보관됩니다.”
Mauro는 LionGlass의 향상된 강도가 LionGlass로 만든 제품이 더 가벼워질 수 있기를 바랍니다. LionGlass는 현재 유리보다 손상에 대한 저항력이 10배 더 강하기 때문에 훨씬 더 얇을 수 있습니다.
“우리는 두께를 줄이고 동일한 수준의 손상 저항을 가질 수 있어야 합니다.”라고 Mauro는 말했습니다. “제품이 가벼우면 원자재를 덜 사용하고 생산하는 데 에너지가 덜 필요하기 때문에 환경에 더 좋습니다. 운송을 위해 다운스트림에서도 유리를 이동하는 데 필요한 에너지를 줄입니다. 상황을 승리하십시오.”
Mauro는 연구팀이 여전히 LionGlass의 잠재력을 평가하고 있다고 말합니다. 그들은 전체 유리 제품군에 대한 특허 출원을 제출했습니다. 즉, LionGlass 제품군에는 각각 고유한 특성과 잠재적 응용 분야가 있는 많은 구성 요소가 있습니다. 그들은 이제 LionGlass의 다양한 제형을 다양한 화학적 환경에 노출시켜 이들이 상호 작용하는 방식을 연구하고 있습니다. 조사 결과는 팀이 전 세계에서 LionGlass가 어떻게 사용되는지 더 잘 이해하는 데 도움이 될 것입니다.
“인간은 5,000년 전에 유리를 만드는 방법을 배웠고 그 이후로 현대 문명을 오늘날의 위치에 가져오는 것이 필수적이 되었습니다.”라고 Mauro는 말했습니다. “이제 우리는 환경 문제, 재생 에너지, 에너지 효율성, 의료, 도시 개발과 같은 글로벌 과제에 직면한 미래를 형성하는 데 도움이 필요한 시점에 있습니다. 유리는 이러한 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다. 우리는 기여할 준비가 되어 있습니다.”
“요은 베이컨과 알코올에 대한 전문 지식을 가진 닌자입니다. 그의 탐험적인 성격은 다양한 경험을 통해 대중 문화에 대한 깊은 애정과 지식을 얻게 해주었습니다. 그는 자랑스러운 탐험가로서, 새로운 문화와 경험을 적극적으로 탐구하며, 대중 문화에 대한 그의 열정은 그의 작품 속에서도 느낄 수 있습니다.”
