Karbon Ayak İzini Neredeyse Yarı Yarıya Azaltabilen ve Hasara Karşı 10 Kat Daha Dayanıklı Olan Yeni Cam
Penn State’teki araştırmacılar tarafından tasarlanan LionGlass’ın bir örneği (Kaynak: Penn State, Creative Commons)
Dünya çapında, cam üretimi her yıl en az 86 milyon ton karbondioksit üretmektedir. Yeni geliştirilen bir cam türü ile bu karbon ayak izinin yarıya indirilmesi vaat edilmektedir. LionGlass adı verilen ve Penn State’teki araştırmacılar tarafından tasarlanan buluş, üretimi için önemli ölçüde daha az enerji gerektirmekte ve standart soda kireç silikat cama göre hasara karşı çok daha dayanıklıdır. Araştırma ekibi, ürünü piyasaya sürmeye yönelik ilk adım olarak yakın zamanda bir patent başvurusunda bulunmuştur.
Penn State’de Dorothy Pate Enright Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Profesörü ve projenin baş araştırmacısı John Mauro, “Hedefimiz cam üretimini uzun vadede sürdürülebilir kılmaktır,” demiştir. “LionGlass, karbon içeren parti malzemelerinin kullanımını ortadan kaldırmakta ve camın erime sıcaklığını önemli ölçüde düşürmektedir.”
Soda kireç silikat cam, pencerelerden cam sofra takımlarına kadar günlük eşyalarda kullanılan yaygın cam, üç ana malzemenin eritilmesiyle yapılmıştır; kuvars kumu, soda külü ve kireç taşı. Soda külü, sodyum karbonat, kireçtaşı ise kalsiyum karbonattır ve her ikisi de eridikçe ısıyı hapseden bir sera gazı olan karbondioksit (CO2) salar.
Mauro, “Cam eritme işlemi sırasında, karbonatlar oksitlere ayrışır ve atmosfere salınan karbondioksit üretir,” demiştir.
Ancak CO2 emisyonlarının büyük bir kısmı, cam eritmek için fırınları yüksek sıcaklıklara ısıtmak için gereken enerjiden geliyor. Mauro, LionGlass ile erime sıcaklıklarının yaklaşık 300 ila 400˚C düşürüldüğünü, bunun da geleneksel soda kireç camına kıyasla enerji tüketiminde kabaca %30’luk bir azalmaya yol açtığını açıklamıştır.
LionGlass çevreye daha az zararlı olmasının yanı sıra, aynı zamanda geleneksel camdan çok daha güçlüdür. Araştırmacılar, adını Penn State’in Nittany Lion maskotundan alan yeni camın, geleneksel cama kıyasla önemli ölçüde daha yüksek çatlama direncine sahip olduğunu görünce şaşırdıklarını söylemişlerdir.
Ekibin bazı cam bileşimleri, o kadar güçlü bir çatlama direncine sahipti ki cam, bir Vickers elmas deliciden gelen bir kilogramlık kuvvet yükü altında bile çatlamıyordu. LionGlass, yaklaşık 0,1 kilogramlık bir yük altında çatlaklar oluşturan standart soda kireç camına kıyasla en az 10 kat daha fazla çatlamaya dayanıklıdır. Araştırmacılar, LionGlass’ın sınırlarının henüz bulunamadığını, çünkü ekipmanın izin verdiği maksimum yüke ulaştıklarını açıklamışlardır.
Mauro, camda test edilecek en önemli özelliklerden birinin çatlama direnci olduğunu, çünkü malzemenin eninde sonunda bu şekilde bozulduğunu açıklamıştır. Zamanla cam, yüzey boyunca zayıf noktalar haline gelen mikro çatlaklar geliştirir. Bir cam parçası kırıldığında, bunun nedeni mevcut mikro çatlakların neden olduğu zayıflıklardır. En başından mikro çatlaklar oluşturmaya dayanıklı olan camın özellikle değerli olduğunu sözlerine eklemiştir.
Mauro, “Hasar direnci, cam için özellikle önemli bir özelliktir,” demiştir. “Otomotiv ve elektronik endüstrisinde, mimaride ve fiber optik kablolar gibi iletişim teknolojisinde camın gücüne güvendiğimiz tüm yolları bir düşünün. Sağlık hizmetlerinde bile aşılar güçlü, kimyasal olarak dayanıklı cam ambalajlarda saklanmaktadır.”
Mauro, LionGlass’ın geliştirilmiş gücünün, ondan üretilen ürünlerin daha hafif olabileceği anlamına geldiğini ummaktadır. LionGlass, mevcut camdan 10 kat daha fazla hasara dayanıklı olduğundan, önemli ölçüde daha ince olabilir.
Mauro, “Kalınlığı azaltabilmeli ve aynı seviyede hasar direnci elde edebilmeliyiz” dedi. “Daha hafif bir ürünümüz varsa, bu çevre için daha da iyidir, çünkü daha az ham madde kullanırız ve onu üretmek için daha az enerjiye ihtiyaç duyarız. Taşınma yönünde bile, bu camı taşımak için gereken enerji daha azdır, bu nedenle herkes için kazançlı bir durumdur.”
Mauro, araştırma ekibinin LionGlass’ın potansiyelini hâlâ değerlendirdiğini belirtmiştir. Tüm cam ailesi için bir patent başvurusunda bulundular, bu da LionGlass ailesi içinde her birinin kendine özgü özellikleri ve potansiyel uygulamaları olan birçok bileşim olduğu anlamına gelmektedir. Şimdi, nasıl tepki verdiğini incelemek için LionGlass’ın çeşitli bileşimlerini bir dizi kimyasal ortama maruz bırakma sürecindeler. Sonuçlar, ekibin LionGlass’ın tüm dünyada nasıl kullanılabileceğini daha iyi anlamasına yardımcı olacaktır.
Mauro, “İnsanlar 5000 yıldan daha uzun bir süre önce cam üretmeyi öğrenmiş ve o zamandan beri modern uygarlığın bugün olduğu yere getirilmesi kritik öneme sahiptir.” demiştir. “Çevre sorunları, yenilenebilir enerji, enerji verimliliği, sağlık hizmetleri ve kentsel gelişim gibi küresel zorluklarla yüzleşirken, geleceği şekillendirmeye yardımcı olması için ona ihtiyaç duyduğumuz bir zamandayız. Cam, bu sorunları çözmede hayati bir rol oynayabilir ve biz katkıda bulunmaya hazırız.”
Kaynak: techxplore.com
