Vidro ecológico difícil de quebrar

Há risos ao telefone quando John Mauro faz minha pergunta a um de seus alunos: Quantas marteladas são necessárias para quebrar o novo vidro que eles desenvolveram?

“Você tem que colocar seu corpo nele”, diz o professor Mauro, da Penn State, que descreve como o vidro deve primeiro ser profundamente riscado com uma caneta de diamante ou carboneto de tungstênio – e depois martelado por um pós-doutorando. martelo.

O professor Mauro afirma que a invenção, batizada de LionGlass, é dez vezes mais resistente que o vidro comum. Imagine uma garrafa de vinho intacta, mesmo depois de ter caído no chão da cozinha.

No entanto, poucos detalhes estão disponíveis sobre o LionGlass, já que a pesquisa ainda não foi publicada em um periódico revisado por pares, e a equipe recentemente entrou com um pedido de patente.

Um detalhe importante é que, ao contrário do vidro padrão, a produção desse vidro não requer carbonato de sódio ou calcário. Ingredientes alternativos no momento são um segredo bem guardado.

As pessoas foram Fazendo vidro por milhares de anos. Devido às suas propriedades de joia e ao fato de poder ser moldado em formas intrincadas, sempre teve um calcanhar de Aquiles: estilhaça. Mas talvez não por muito mais tempo.

De pára-brisas de carros a taças de champanhe, não há fim para as aplicações que podem se beneficiar de vidros ainda mais duráveis.

Há muita competição sobre quem pode fazer o vidro mais forte e sustentável a um preço razoável. Pode mudar o mundo.

“Se realmente queremos impactar a pegada de carbono, precisamos enfrentar o silicato de cal sodada”, diz o professor Mauro.

O carbonato de sódio e o calcário liberam dióxido de carbono (CO2) quando aquecidos com areia de quartzo – uma receita comum para o vidro – e o processo de fabricação leva altas temperaturas, usando muita energia.

Por outro lado, a LionGlass não usa esses materiais ricos em carbono e tem temperaturas de produção abaixo de 300°C a 400°C.

O problema é que, como o vidro tem uma tolerância térmica menor do que outros vidros, ele não pode ser usado para telas de smartphones ou tablets, que estão em alta demanda.

Para isso, o vidro deve aguentar as altas temperaturas durante o processo de produção.

“Se o vidro mudar de dimensão durante esse processo, os pixels podem, de fato, ficar desalinhados”, diz o professor Mauro.

Mas o LionGlass poderia ter muitos outros usos – talheres de vidro e janelas em prédios, por exemplo.

As instalações de fabricação de vidro existentes devem ser capazes de produzi-lo sem alterar seus equipamentos e o vidro não requer mais trabalho depois de feito. Sua força, diz o professor Mauro, é “uma propriedade inerente à estrutura vítrea”.

O LionGlass pode ter um impacto “em todos os lugares que você vê vidro” – exceto em smartphones – diz Robert Ritchie, da Universidade da Califórnia, em Berkeley.

O professor Ricci e seus colegas desenvolveram um vidro opaco mais resistente que o aço Quase uma década atrás.

Um novo tipo de vidro pode ajudar os arquitetos a repensar como eles usam o material, diz Cheryl Atkinson, da Atkinson Architect no Canadá. LionGlass, sendo tão forte, pode permitir painéis de janela muito mais finos, por exemplo.

“Isso certamente reduziria o peso das unidades de vidro isolante ou triplo”, observa ela, observando que isso reduziria as emissões de dióxido de carbono associadas ao transporte de vidro.

No entanto, um problema com a tecnologia atual de janelas é que as vedações de plástico ao redor das bordas das unidades de vidro duplo ou triplo geralmente falham após algumas décadas – não é tudo sobre a qualidade do vidro em si.

Além disso, reconhecendo a importância da eficiência energética, os arquitetos, incluindo a Sra. Atkinson, usam menos vidro em seus projetos para reduzir a perda de calor dos edifícios no inverno e evitar o aquecimento interno excessivo em dias ensolarados.

A Corning, ex-empregadora do professor Mauro, famosa pelo Gorilla Glass usado em smartphones, tablets e telas de TV, fabrica outros produtos, como vidro para frascos de remédios ultrarresistentes – inclusive para vacinas contra a Covid-19 – e vidro arquitetônico para prédios.

Jaimin Amin, diretor de tecnologia da Corning, disse à BBC que a empresa tem um projeto em busca de janelas com eficiência energética de “alta qualidade”.

Uma maneira de usar isso é aplicando uma camada muito fina de vidro entre dois painéis de janelas tradicionais para fazer unidades de vidro triplo que são mais finas e mais leves do que as janelas existentes, diz ele.

Em julho, a Corning relatou uma fraca demanda por smartphones em uma atualização trimestral de lucros.

Ainda assim, Amin diz que os eletrônicos de consumo continuam sendo uma área de grande crescimento para a empresa.

Os fabricantes de smartphones usam vidro para os corpos de seus dispositivos, bem como para as telas, em parte porque isso ajuda os telefones a receber e transmitir sinais 5G de alta frequência, diz Corning.

Enquanto isso, a durabilidade continua a melhorar.

O Victus 2 Gorilla Glass que a Corning lançou no ano passado pode sobreviver a uma queda no concreto de uma altura de um metro. “Foi a primeira vez que tivemos um copo com conteúdo reciclado certificado”, diz o Dr. Amin. “Estamos nos movendo cada vez mais nessa direção.”

Um dos benefícios da reciclagem do vidro são as temperaturas mais baixas necessárias para fazer o novo produto, o que reduz as emissões de carbono.

William Kerwin, analista da Morningstar Research Services, ressalta o sucesso da Corning no negócio de vidro, dizendo que ela detém mais da metade do mercado de vidro usado em televisões de tela grande cada vez mais populares.

Uma aplicação de vidro em rápida expansão são os painéis solares. “Este é um lugar para o qual acho que se você tivesse me perguntado há cinco anos, eu nem teria telefonado”, diz Kerwin. “Agora é definitivamente um negócio muito maior para a indústria do vidro.”

Ele acrescenta que os fabricantes de painéis solares estão procurando vidros mais fortes e mais finos para reduzir o peso dos painéis.

Ben Wood, da CCS Insight, diz que os smartphones continuarão sendo uma importante área de inovação.

Por exemplo, os telefones dobráveis ​​precisam suportar “dezenas de milhares ou centenas de milhares de dobras durante a vida útil do dispositivo”, diz ele.

Os consumidores ainda se preocupam se os telefones dobráveis ​​são realmente poderosos o suficiente, diz ele.

“Um sonho é um vidro inquebrável”, acrescenta Wood – que continua sendo um sonho até agora.