未来的新型玻璃：从实验室到市场的转变

在2023年，一支研究团队发明并开发了一种全新的玻璃材料，该材料的生产所需的能源明显少于标准的苏打石灰硅酸盐玻璃，并且具有更高的抗损性。自从7月份宣布这一发现以来，该团队已与全球各地的公司建立了合作伙伴关系，包括主要的玻璃制造商和玻璃行业的客户。团队现在正在与行业合作测试这种被称为狮玻的材料在现实世界中的应用。

玻璃的制造过程涉及将一系列材料加热到熔融温度，然后迅速冷却这种高温液体，这个过程被称为“淬火”。这种快速的转变不给原子足够的时间或能量来组织成固态物质的高度有序的晶格结构。相反，它们保持无序，就像流动液体中的分子一样，但位置固定，像固体一样。

尽管玻璃已经使用了许多世纪，但科学家们仍然不清楚玻璃在原子层面上是如何工作的。玻璃属于一种称为非晶体物质的物质类别，这包括其他在日常生活中无处不在的材料，如塑料、橡胶、凝胶和焦油。

为了减少碳排放，研究团队找到了一种新的标准玻璃配方。苏打灰是碳酸钠，石灰石是碳酸钙，两者都释放二氧化碳，这是一种捕获热量的温室气体。在玻璃熔化过程中，碳酸盐分解成氧化物并产生二氧化碳，这些二氧化碳被释放到大气中。

但是，大部分的碳排放来自于加热炉子到熔化玻璃所需的高温的能源——约为2,700华氏度或1,480摄氏度。对于狮玻，熔化温度降低了大约300到400摄氏度，这导致与传统的苏打石灰玻璃相比，能源消耗减少了大约30%。

全球玻璃制造每年至少产生86百万吨的二氧化碳。狮玻的生产没有使用基于碳的材料，并且熔点更低，有望将这一碳足迹减少一半。

玻璃在工业、艺术和文化的进步中起到了关键作用。尽管如此，科学家们仍然没有清晰地了解玻璃在原子层面上是如何工作的。

当涉及到狮玻时，团队现在正根据行业的指示行事。自从7月份宣布这一发现以来，实验室已与全球各地的公司建立了合作伙伴关系。团队现在正在与行业合作测试狮玻在现实世界中的应用。

狮玻不仅对环境友好，而且比传统的玻璃更强。事实上，某些狮玻的组成具有如此强的抗裂性，以至于玻璃不会破裂，即使在Vickers钻石压头的一千克力的负载下，这是一种用于确定材料韧性的科学仪器。

当他计算数据时，他发现狮玻的抗裂性至少是标准的苏打石灰玻璃的10倍，后者在大约0.1公斤的力下形成裂缝。他补充说，尚未发现狮玻的抗裂性的极限，因为他们达到了压痕设备允许的最大负载。

更强的玻璃也意味着更薄的玻璃，这对环境来说是个好消息，因为狮玻的重量可能比传统的玻璃轻10倍，运输时所需的排放量远远减少。