Lion glass แก้วรุ่นใหม่ลดมลพิษและทนทานกว่าเดิม 10 เท่า

แก้ว ถือเป็นวัสดุที่ถูกใช้ในการผลิตสิ่งของหลายชนิด มีการใช้งานจนสามารถพบเห็นได้ทั่วไปในชีวิตประจำวัน เรารู้กันดีว่าข้าวของเครื่องใช้รอบตัวล้วนมีองค์ประกอบของแก้วแทบทั้งสิ้น จากคุณสมบัติทนทานต่ออุณหภูมิและปฏิกิริยาเคมีนานาชนิด

 

          จริงอยู่ว่าแก้วอาจถูกนำไปใช้งานอย่างแพร่หลายแต่เราต่างทราบดีว่าวัสดุนี้ก็มีข้อเสียหลายด้าน ทั้งปัญหาในแง่ความเปราะบางแตกหักง่าย, เมื่อเกิดความเสียหายจนแตกอาจนำไปสู่อันตราย หรือแม้แต่กระบวนการผลิตที่ต้องใช้ขั้นตอนและอุปกรณ์ซับซ้อนกินพลังงาน ถือเป็นข้อจำกัดในการใช้งานวัสดุประเภทแก้วมายาวนาน

 

          ล่าสุดทุกอย่างอาจเปลี่ยนไปจากการมาถึงของ Lion glass แต่เราคงต้องอธิบายรูปแบบการผลิตแก้วในปัจจุบันกันเสียหน่อย

 

 

ข้อจำกัดในขั้นตอนการผลิตและใช้งานแก้วในปัจจุบัน

 

          แก้วที่เราใช้งานกันทั่วไปในปัจจุบันมีส่วนประกอบสำคัญคือ ทรายแก้ว(ซิลิกา), โซดาแอช และหินปูน นำมาผสมผสานให้เป็นเนื้อเดียวกัน จากนั้นเมื่อนำไปผ่านความร้อนสูงในอุณหภูมิระดับ 1,500 องศาเซลเซียส จะทำให้ทรายเกิดการหลอมเหลว จากนั้นจึงนำไปหลอมขึ้นรูปเพื่อทำให้เป็นรูปทรงที่ต้องการ

 

          จากกรรมวิธีข้างต้นแน่นอนว่าการสร้างอุณหภูมิเพื่อให้แก้วเกิดการหลอมเหลวต้องใช้พลังงานมหาศาล จำเป็นต้องใช้พลังงานเชื้อเพลิงมากตามกัน อีกทั้งโซดาแอชและหินปูน มีชื่อทางเคมีคือ โซเดียมคาร์บอเนต และ แคลเซียมคาร์บอเนต ล้วนมีส่วนประกอบจากคาร์บอนทั้งสิ้น นั่นทำให้ตลอดกระบวนการผลิตมีการปล่อยคาร์บอนสู่ชั้นบรรยากาศเป็นจำนวนมาก

 

          คาดว่าในแต่ละปีอุตสาหกรรมผลิตแก้วปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศกว่า 86 ล้านตัน/ปีเลยทีเดียว

 

          นอกจากข้อเสียของแก้วกับความเปราะบางแตกหักง่าย ทำให้มีความทนทานต่อการใช้งานต่ำแล้ว เมื่อเกิดการแตกร้าวตามพื้นผิววัสดุแม้เพียงเล็กน้อย จะส่งผลกระทบต่อความทนทานโดยรวมของวัสดุประเภทแก้วเป็นอย่างมาก ถือเป็นข้อจำกัดสำคัญที่ทำให้การใช้งานแก้วไม่สะดวกนัก

 

          แต่ด้วยการมาถึงของ Lion glass แก้วที่ทนทานกว่าเดิม 10 เท่า จะช่วยพลิกโฉมอุตสาหกรรมผลิตแก้วโดยสิ้นเชิง

 

 

Lion glass แก้วชนิดใหม่ที่ทนทานและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

 

          ผลงานนี้เป็นของทีมวิจัยจาก Pennsylvania State University กับการคิดค้น Lion glass แนวทางการผลิตวัสดุแก้วรูปแบบใหม่ มีจุดเด่นในด้านความทนทานที่เพิ่มสูงขึ้นกว่าเดิมนับ 10 เท่า นอกจากนี้ยังมีอัตราการใช้พลังงานและการปล่อยมลพิษน้อยกว่าการผลิตรูปแบบเดิมอย่างเห็นได้ชัด

 

          ทางทีมวิจัยมีแนวคิดในการปรับเปลี่ยนส่วนประกอบของแก้ว เพื่อพัฒนาคุณภาพและลดอัตราการใช้พลังงานในกระบวนการผลิต เกิดเป็นแก้วชนิดใหม่ซึ่งเปลี่ยนส่วนประกอบที่มีคาร์บอนทั้งหมดเป็น อะลูมิเนียมออกไซด์และสารประกอบจากเหล็ก เมื่อรวมกับการลดปริมาณการใช้ซิลิกา ก็ช่วยให้ลดพลังงานที่ใช้ในการหลอมลงอย่างมาก

 

          จากการปรับลดปริมาณซิลิกาที่เป็นส่วนประกอบลง 40% รวมถึงเปลี่ยนส่วนประกอบในการผลิต ช่วยให้อุณหภูมิที่ต้องใช้ในการหลอมแก้วขึ้นรูปลดลงเหลือเพียง 300 - 400 องศาเซลเซียส ลดอัตราการใช้พลังงานและการปล่อยมลพิษลงได้ราว 30% จากการะบวนการผลิตแบบเดิม

 

          อีกหนึ่งจุดเด่นที่ได้รับการพูดถึงไม่แพ้กันคือ แก้วที่ถูกผลิตด้วยส่วนประกอบนี้มีความทนทานสูงขึ้นอย่างชัดเจน เมื่อนำไปทดสอบภายใต้แรงกดผ่านหัวเจาะเพชรพบว่า แก้วทั่วไปเริ่มมีการแตกร้าวภายใต้แรงกด 0.1 กิโลกรัม ในขณะที่แก้วชนิดใหม่รองรับแรงกดได้มากกว่า 1 กิโลกรัม Lion glass จึงมีความทนทานกว่าแก้วทั่วไปอย่างน้อย 10 เท่า

 

          นี่จึงถือเป็นแก้วแห่งอนาคตที่จะช่วยยกระดับอุตสาหกรรมผลิตแก้วให้มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นอย่างก้าวกระโดด

 

          ข้อดีและการใช้ประโยชน์จากแก้วชนิดใหม่

 

          ความทนทานที่เพิ่มขึ้นถือเป็นคุณสมบัติเด่นที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้งานแก้วเป็นอย่างยิ่ง ด้วยปัจจุบันแก้วถูกนำไปใช้งานเป็นส่วนประกอบอุปกรณ์มากมาย ตั้งแต่ข้าวของเครื่องใช้ในชีวิตประจำวัน, กระจกในอุตสาหกรรมยานยนต์, หน้าจอในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์, สถาปัตยกรรม, สายสื่อสารเคเบิลใยแก้ว หรือแม้แต่ขวดบรรจุวัคซีนล้วนเป็นแก้วทั้งสิ้น

 

          การเพิ่มความทนทานทำให้อุปกรณ์เหล่านี้เกิดความเสียหายยากขึ้น ช่วยยืดอายุการใช้งานของชิ้นส่วนและอุปกรณ์ทั้งหลาย ทำให้เราไม่ต้องระแวดระวังการใช้งานอุปกรณ์จากวัสดุแก้วเหมือนเก่า ส่งผลให้ต้นทุนในการผลิตและใช้จ่ายโดยรวมลดลงไปด้วย

 

          เมื่อความทนทานของวัสดุเพิ่มขึ้น จึงสามารถรักษาความทนทานไว้ได้แม้วัสดุที่ใช้งานจะบางลง ส่งผลโดยตรงต่อน้ำหนักของอุปกรณ์ช่วยให้สามารถพกพาและใช้งานสะดวกยิ่งขึ้น ส่วนนี้ยังทำให้ทรัพยากรที่ใช้ในขั้นตอนการผลิตลดลง ช่วยลดต้นทุนในการผลิต อีกทั้งยังช่วยให้ลดพลังงานเชื้อเพลิงที่ใช้ในการขนส่งอีกด้วย

 

          ด้วยคุณสมบัติทั้งในแง่ความทนทาน น้ำหนักและขนาดที่ลดลง การใช้วัตถุดิบในการผลิตน้อย ไปจนขนส่งได้มากขึ้น ทั้งหมดจะทำให้อัตราการปล่อยคาร์บอนของอุตสาหกรรมนี้ลดลงตั้งแต่ต้นยันปลายน้ำ ช่วยรักษาสิ่งแวดล้อมและผลักดันนโยบาย Net zero ให้เข้าใกล้ความจริงอีกก้าว

 

          Lion glass จึงถือเป็นแก้วชนิดใหม่ที่สร้างประโยชน์และความพึงพอใจแก่ทุกฝ่ายโดยแท้จริง

 

 

 

           ปัจจุบัน Lion glass อยู่ในขั้นตอนการทดสอบส่วนประกอบในการผลิต เพื่อศึกษาปฏิกิริยาจากสารเคมีที่ถูกใช้ในกระบวนการว่าส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างไร แต่กรรมวิธีการผลิตอยู่ในขั้นตอนดำเนินการจดสิทธิบัตรและพร้อมสำหรับการนำไปใช้ในการผลิตเชิงพาณิชย์ พร้อมสำหรับการสร้างเป็นผลิตภัณฑ์ออกสู่ตลาดต่อไปในอนาคต

 

          จากแนมโน้วข้างต้นจึงเป็นไปได้สูงว่าเราอาจได้ใช้งานแก้วความทนทานสูงนี้ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าก็เป็นได้

 

 

 

          ที่มา

 

          https://newatlas.com/materials/lionglass-10x-strength-glass-greener/

 

          https://www.psu.edu/news/research/story/new-glass-cuts-carbon-footprint-nearly-half-and-10x-more-damage-resistant/