Robert Klatt
Lionglas übertrifft durch geänderte Ausgangsmaterialien im Vickers-Test herkömmliches Glas um das Zehnfache.
State College (U.S.A.). Herkömmliches Glas wird produziert, indem Siliciumdioxid (Quarzsand), Calciumcarbonat (Kalk) und Natriumcarbonat (Soda) bei einer Temperatur von 1.200 Grad Celsius geschmolzen wird. Die globale Glasproduktion verursacht laut dem Fachmagazin Nature etwa 86 Millionen Tonnen CO₂-Emissionen jährlich, die durch chemische Prozesse während der Schmelze und den Energiebedarf des Schmelzofens entstehen.
Forscher der Pennsylvania State University (PSU) um John Mauro haben deshalb probiert, klimafreundlicher Glas zu produzieren. Sie ersetzten dazu Soda und Kalkstein durch eine Eisenverbindung oder durch Aluminiumoxid. Es war somit möglich, die Schmelztemperatur um bis zu 400 Grad Celsius zu reduzieren. Der Energieverbrauch sank damit gegenüber herkömmlichem Glas um etwa 30 Prozent.
„Lionglass macht die Verwendung von kohlenstoffhaltigen Materialien überflüssig und senkt die Schmelztemperatur von Glas erheblich.“
Das sogenannte Lionglas ist benannt nach dem Maskottchen der Universität, einem Berglöwen. Neben den reduzierten CO₂-Emissionen während der Herstellung hat das Lionglas noch den Vorteil, deutlich härter zu sein als herkömmliches Glas. Im standardisierten Vickers-Test kam es auch bei einer Belastung von einem Kilogramm zu keinen Rissen. Normales Glas reisst bei diesem Test, bei dem eine Diamantpyramide eingedrückt wird, bereits bei einer Belastung von etwa 0,1 Kilogramm.
Die Fähigkeit, Rissen zu widerstehen, zählt zu den bedeutendsten Qualitäten von Glas. Im Zeitverlauf manifestieren sich auf dessen Oberfläche minimale Risse, welche die Schwachpunkte bilden und letzten Endes das Brechen des Glases begünstigen. Glas, das gegen die Bildung solcher Mikrorisse immun ist, stellt einen erheblichen Nutzen dar. In diversen Branchen, darunter der Automobilsektor, das Bauwesen und die Kommunikationstechnik, insbesondere bei Glasfasern, ist man auf die Robustheit von Glas angewiesen.
„Schadensresistenz ist eine besonders wichtige Eigenschaft für Glas.“
Durch die Anwendung von Lionglass besteht die Möglichkeit, Produkte in ihrem Gewicht zu reduzieren, da es aufgrund seiner Beschaffenheit dünner ausgeführt werden kann. Diese Gewichtseinsparung könnte nicht nur den Komfort und die Handhabung von Produkten verbessern, sondern auch potenzielle Vorteile in Bezug auf Energieeffizienz und Umweltverträglichkeit bieten, speziell in Branchen wie dem Transportwesen oder der Elektronik.
„Wir sollten die Stärke reduzieren können und trotzdem das gleiche Maß an Schadensresistenz erhalten. Wenn wir ein leichteres Produkt haben, ist das auch noch einmal besser für die Umwelt, weil wir für die Herstellung weniger Rohstoffe und weniger Energie benötigen.“
Nature, doi: 10.1038/d41586-021-02992-8
