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Glas: Lionglas ist zehnmal so hart wie normales Glas

Durch eine Änderung der Zusammensetzung liegt der Schmelzpunkt mehrere Hundert Grad niedriger.



Fenster, Brillen, Geschirr – Glas ist vielfältig einsetzbar. Es ist zwar sehr stabil, aber dennoch kann es brechen. Ein neuartiges, in den USA entwickeltes Glas soll sehr viel stabiler sein. Daneben ist es auch noch umweltfreundlicher in der Herstellung.

Entwickelt wurde das Glas an der Penn State University in University Park im US-Bundesstaat Pennsylvania und ist nach deren Maskottchen, einem Berglöwen, Lionglass benannt. Ziel des Teams um John Mauro war es eigentlich, die Glasherstellung nachhaltiger zu gestalten. "Lionglass macht die Verwendung von kohlenstoffhaltigen Materialien überflüssig und senkt die Schmelztemperatur von Glas erheblich", sagte Mauro.

Das im Alltag verwendete Kalknatronsilikatglas wird hergestellt, indem Quarzsand (Siliciumdioxid), Soda (Natriumcarbonat) und Kalk (Calciumcarbonat) bei über 1.200 Grad Celsius geschmolzen werden. Dabei wird Kohlendioxid freigesetzt: durch das Heizen des Schmelzofens, aber auch durch die chemischen Prozesse in der Schmelze.

Der Energiebedarf ist deutlich geringer

Das Team um Mauro hat mit der Zusammensetzung des Glases experimentiert. So wurden beispielsweise Soda und Kalkstein ersetzt durch Aluminiumoxid oder eine Eisenverbindung. Dadurch sei es gelungen, die Schmelztemperatur um etwa 300 bis 400 Grad Celsius zu senken, sagte Mauro. Das wiederum verringere den Energieverbrauch um etwa 30 Prozent gegenüber herkömmlichem Glas.

Daneben zeigt Lionglass aber auch eine weitere, sehr praktische Eigenschaft: Es ist deutlich härter als das herkömmliche Glas. Einige der Glaszusammensetzungen, die das Team testete, zeigten beim Vickers-Test auch bei einer Belastung von einem Kilogramm keine Risse. Bei diesem Test wird eine Diamantpyramide in ein Werkstück eingedrückt. Bei herkömmlichem Glas entstehen schon bei einer Belastung von etwa 0,1 Kilogramm Risse.

Die Rissbeständigkeit ist eine der wichtigsten Eigenschaften für Glas. Im Laufe der Zeit entstehen auf der Oberfläche Mikrorisse. Diese bilden die Schwachstellen, die schließlich dazu führen, dass Glas bricht. Glas, in dem keine Mikrorisse entstehen, sei deshalb besonders nützlich, sagte Mauro.

"Schadensresistenz ist eine besonders wichtige Eigenschaft für Glas", sagte Mauro. In vielen Bereichen sei man auf die Festigkeit von Glas angewiesen, in der Automobilindustrie beispielsweise, in der Architektur und in der Kommunikationstechnologie bei Glasfasern.

Durch den Einsatz von Lionglass könnten Produkte leichter sein als bisher, weil es dünner sein kann. "Wir sollten die Stärke reduzieren können und trotzdem das gleiche Maß an Schadensresistenz erhalten", sagte Mauro. "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."

Das Team bewertet noch das Potenzial von Lionglass. Es reichte aber schon einen Patentantrag für die verschiedenen Glaszusammensetzungen ein.

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