割れにくい環境に優しいガラス

ジョン・マウロが生徒の一人に私の質問をすると、電話で笑い声が起きた。彼らが開発した新しいガラスを割るには、どのくらいのハンマーで叩く必要があるのか​​?

ペンシルバニア州立大学のマウロ教授は、「自分の体を入れなければなりません」と言い、まずダイヤモンドペンやタングステンカーバイドでガラスに深く傷を付け、その後ポスドクの学生がハンマーで叩く必要があると説明した。 ハンマー。

マウロ教授は、LionGlassと呼ばれるこの発明は標準的なガラスよりも10倍強いと主張している。 キッチンのタイルの床に落とした後でも、ワインのボトルが無傷であるところを想像してみてください。

ただし、この研究は査読付き雑誌にまだ掲載されておらず、研究チームは最近特許を申請したため、LionGlass についての詳細はほとんど明らかにされていません。

重要な点の 1 つは、標準的なガラスとは異なり、このガラスの製造にソーダ灰や石灰石が必要ないことです。 現時点では、代替原料は厳重に守られている秘密です。

人々はこれまで、 何千年もの間ガラスを作り続けてきた。 宝石のような特性と、複雑な形状に成形できるという事実により、常に粉々になるというアキレス腱を持っていました。 しかし、おそらくそれほど長くは続かないでしょう。

車のフロントガラスからシャンパンのフルートまで、さらに耐久性の高いガラスの恩恵を受ける可能性のある用途には終わりがありません。

誰が最も強力で最も持続可能なガラスを手頃な価格で製造できるかについては、多くの競争が行われています。 それは世界を変えることができます。

「本当に二酸化炭素排出量に影響を与えたいのであれば、ケイ酸ソーダ石灰に取り組む必要がある」とマウロ教授は言う。

ソーダ灰と石灰石は、ガラスの一般的なレシピであるケイ砂と一緒に加熱されると二酸化炭素 (CO2) を放出し、製造プロセスでは高温が必要となり、多量のエネルギーが消費されます。

対照的に、LionGlass はこれらの炭素が豊富な材料を使用しておらず、製造温度は 300°C ～ 400°C 未満です。

問題は、ガラスは他のガラスに比べて耐熱性が低いため、需要の高いスマートフォンやタブレットの画面には使用できないことです。

これを行うには、ガラスが製造プロセス中の高温に耐えることができなければなりません。

「このプロセス中にガラスの寸法が変化すると、実際にはピクセルの位置がずれる可能性があります」とマウロ教授は言う。

しかし、LionGlass には、ガラス製カトラリーや建物の窓など、他にも多くの用途がある可能性があります。

既存のガラス製造施設は設備を変更することなく製造できるはずであり、ガラスは一度製造されたらそれ以上の作業を必要としません。 マウロ教授によれば、その強度は「硝子体構造の固有の特性」だという。

カリフォルニア大学バークレー校のロバート・リッチー氏は、スマートフォンを除いて、LionGlass は「ガラスを見るあらゆる場所」に影響を与える可能性があると語る。

リッチ教授と彼の同僚は、鋼鉄よりも強い不透明なガラスを開発した ほぼ十年前。

カナダのアトキンソン・アーキテクト社のシェリル・アトキンソン氏は、新しいタイプのガラスは建築家がその素材の使い方を再考するのに役立つ可能性があると語る。 LionGlass は非常に強いため、たとえば窓ガラスをはるかに薄くすることができます。

「これにより、断熱ガラスまたは三重ガラスの重量が確実に軽減されます」と彼女は指摘し、これによりガラスの輸送に伴う二酸化炭素の排出が削減されると指摘しています。

しかし、現在の窓技術の問題の 1 つは、二重または三重ガラスのユニットの端の周りのプラスチック シールが数十年後に機能しなくなることがよくあることです。ガラス自体の品質がすべてではありません。

さらに、アトキンソン夫人を含む建築家は、エネルギー効率の重要性を認識し、冬場の建物からの熱損失を減らし、晴れた日の室内空間の過度の暖房を防ぐために、設計で使用するガラスの量を減らしています。

マウロ教授の元雇用主であるコーニング社は、スマートフォン、タブレット、テレビ画面に使用されるゴリラガラスで有名だが、新型コロナウイルス感染症ワクチン用を含む超頑丈な薬瓶用ガラスや建物用の建築用ガラスなどの製品も製造している。

コーニング社の最高技術責任者であるジェイミン・アミン氏はBBCに対し、同社は「非常に高品質な」エネルギー効率の高い窓を探すプロジェクトを進めていると語った。

これを利用できる方法の 1 つは、従来の窓の 2 枚の窓の間に非常に薄いガラスの層を貼り付けて、現在の窓よりも薄くて軽い三重ガラスのユニットを作ることだ、と彼は言います。

コーニングは7月、四半期決算更新でスマートフォン需要の低迷を報告した。

それでも、アミン氏は家庭用電化製品が同社にとって依然として主要な成長分野であると語る。

コーニング社によると、スマートフォンメーカーは画面だけでなく端末本体にもガラスを使用しているが、これはスマートフォンが高周波の5G信号を送受信できるようにするためでもあるという。

一方で耐久性も向上し続けています。

Corning が昨年発売した Victus 2 Gorilla Glass は、1 メートルの高さからコンクリートの上に落としても耐えられます。 「認定されたリサイクル成分を含むカップを製造したのはこれが初めてでした」とアミン博士は言います。 「私たちはこの方向にますます進んでいます。」

ガラスリサイクルの利点の 1 つは、新製品の製造に必要な温度が低くなり、二酸化炭素排出量が削減されることです。

モーニングスター・リサーチ・サービスのアナリスト、ウィリアム・カーウィン氏は、人気が高まっている大画面テレビに使用されるガラス市場の半分以上をコーニングが占めていると述べ、ガラス事業におけるコーニングの成功を強調する。

急速に拡大しているガラスの用途の 1 つは、ソーラー パネルです。 「ここは、5年前に頼まれていたら、電話すらしなかったと思う場所です」とカーウィンは言う。 「ガラス業界にとって、これは間違いなくはるかに大きな取引です。」

同氏は、ソーラーパネルメーカーはパネルの重量を軽減するために、より強くて薄いガラスを求めていると付け加えた。

CCS Insightのベン・ウッド氏は、スマートフォンは今後もイノベーションにとって重要な分野であり続けると語る。

たとえば、折りたたみ式携帯電話は「デバイスの耐用年数にわたって数万回、または数十万回の耐久性」に耐える必要があると同氏は言う。

同氏によると、消費者は依然として、折りたたみ式スマートフォンが本当に十分な性能を備えているのかどうかを懸念しているという。

「夢とは割れないガラスです」とウッド氏は付け加えますが、それは今でも夢のままです。