新注塑技术允许在任何形状的玻璃

熔融石英玻璃作为材料提供了大量好处,但制造商往往避免使用它,因为所需的高温。然而,德国的研究人员现在生产高质量的玻璃器皿在使用注塑温度要低得多。他们的技术可能会有重大的技术、经济和环境效益。

石英玻璃是已知的最古老的材料之一,只需加热生产谷物的二氧化硅,直到他们融化。它有显著的化学稳定性、光学清晰和耐用性。在20和21世纪,然而,制造商越来越多地使用聚合物产品,通常的属性和较低已成为臭名昭著的环境污染物。原因之一是许多聚合物可以很容易地由注塑-材料加热至软化前注射成品模具。这通常发生在200 - 250˚C。相比之下,石英玻璃融化在2000˚C。除了巨大的能源需求的没有太多的模具材料,可以维持这些温度”,解释道科孜弗雷德里克在德国弗莱堡大学的。

日常玻璃器皿通常包含额外的化学物质。我们添加苏打水、钙——很多东西——减少熔化温度,”科孜说。但它也影响性质和热稳定性,化学稳定性。在精密玻璃制造技术,纯石英玻璃通常是生产超高温度在蚀刻与氢氟酸等危险化学品和火焰抛光生产所需的形状——尽管超纯石英玻璃光纤,例如,通常是由化学蒸汽沉积。

潜在的替代方法是注射模塑粉:技术最早在1950年代和今天用来生产价值数十亿英镑的日常商品从金属扳手到陶瓷水槽。固体颗粒悬浮在液体粘合剂是注射模压成所需的形状和允许集。由此产生的对象然后放入烤箱,导致粘结剂蒸发和粒子融合在一起,这一过程被称为烧结。几个研究小组曾试图生产玻璃器皿,但有限的成功。“你通常得到一块白色的玻璃——更多的是陶瓷,”科孜说。

科孜和他的同事们决定尝试使用一个非常高的陶瓷纳米颗粒的浓度。这提出了一个挑战:“你能找到(陶瓷纳米颗粒)无处不在:在面霜,在牙膏——他们表现为增稠剂,”科孜解释道。“当然,这不是有益的,如果你想要一个很高的数量分布。的研究人员发明了一种方法,让这些粒子聚合物粘结剂中溶剂化,产生一个流体注入塑造成任何形状。一些活页夹然后洗和恢复,之前研究人员加热材料1300˚C。这赶出剩下的粘合剂和导致纳米颗粒软化和合并。科孜,“这是一个热力学效应解释说,“他们距离足够近,表面积是超高,当你稍微降低粘度他们减少表面积一起移动。”研究人员测量,他们声称,表明科学质量玻璃组件可以产生没有进一步处理。

研究人员利用他们的技术和生产数百公斤的材料正在向生产multi-tonne规模。精确的节能仍不清楚,但研究人员有信心超过40%。另外,科孜说,处理的玻璃很容易。眼镜是由沙子,你可以回到沙磨它们。”

注塑提供了一个机会,让各种不同形状的玻璃的文章,”说约翰·毛罗。宾夕法尼亚州立大学的。然而,更多的细节需要了解的真正潜力新方法和比较产生的玻璃物品的质量符合行业标准的高纯石英玻璃产品。同时,要求更多的工作是评估新方法比传统的节能蒸汽沉积和melt-quench技术。”