To szkło zniesie wszystko!

Rozbite szkło może być zabójczą bronią, jego odłamki mogą zmienić się w pociski, które wbijają się w ciało niczym noże. Aby nie zdarzały się tego typu wypadki, naukowcy opracowali specjalne, odporne na eksplozje i uszkodzenia szkło, które ma znieść wszystko.

Dokonali tego badacze z University of Missouri w USA oraz z University of Sydney w Australii. Istnieje obecnie szkło ciśnienioodporne. Ma ono wielką wytrzymałość, ale waży sporo i ma grubość sporej książki - nie można go więc instalować w klasycznych ramach okiennych czy samochodach nieposiadających specjalnej konstrukcji.

Badacze z USA i Australii poszli w inną stronę i stworzyli zamiast czystych grubych warstw polimeru szklanego materiał przekładkowy - kompozyt szklany składający się z polimeru wzmacnianego specjalnie spreparowanym włóknem szklanym o grubości 0,66 cm. Próbna eksplozja udowodniła słuszność tej koncepcji. Jak powiedział kierujący projektem prof. inżynierii mechanicznej Sanjeev Khanna z University of Missouri:

Wynik był fantastyczny. Lewy panel szklany z klasycznego szkła o dużej odporności pękł, podczas gdy prawy z nowego materiału pozostał nienaruszony.

Sukces przyniosło nasączenie długich włókien szklanych w postaci bardzo cienkiej tkaniny płynnym plastikiem i połączenie kilku warstw za pomocą kleju. Przekładka zbudowana jest z warstwy przezroczystego plastiku wzmacnianego tym włóknem, umieszczonego między dwoma warstwami odpornego i elastycznego szkła. Przezroczysty jest także spajający je klej.

Włókna szklane użyte w konstrukcji mają od 15 do 25 mikrometrów średnicy, czyli są o połowę cieńsze od ludzkiego włosa. Ich niewielki rozmiar stwarza mniejszą szansę na pękanie. Mocne włókna szklane dają z kolei silny efekt wzmacniający polimerową matrycę, spajającą całość razem, przy czym im więcej użyto włókien, tym większe wzmocnienie całej konstrukcji.

Ponadto nowe szkło trudno odróżnić od standardowego szkła okiennego dobrej klasy. W odróżnienia od klasycznego szkła o wysokiej odporności, które ma zielonkawą barwę i daje widoczne dla patrzącego zielone pobłyski, nowe szkło, dzięki użyciu specjalnie wytworzonej żywicy polimerowej, jest bezbarwne i przezroczyste.

Inżynierowie oczekują, że koszty produkcji nowego typu szkła będą porównywalne do ceny obecnie wytwarzanego szkła o wysokiej odporności. Jednak jego niższa waga i możliwość zainstalowania w klasycznych ramach okiennych powodują, że jest ono łatwiejsze do użycia. Jak podsumowuje John Fortune, kierujący projektami w Wydziale Infrastruktury i Nauk Geofizycznych, należącym do Dyrektoriatu Nauki i Technologii w Departamencie Bezpieczeństwa Wewnętrznego (Department of Homeland Security) USA:

Zaprojektowanie niedrogich, łatwych do zainstalowania i odpornych dużych tafli okiennych mogłoby zachęcić przedsiębiorców do zastosowania ich tam, gdzie istnieje zagrożenie zdrowia i życia, i tym samym poprawić bezpieczeństwo.

A latające odłamki szkła w trakcie eksplozji lub na skutek rozbicia tafli szklanych przez wysokie ciśnienie wywołane przez burze czy huragany są poważnym zagrożeniem dla życia. Według raportu Pentagonu sporządzonego po zamachu na Khobar Towers (Arabia Saudyjskia, 1996 roku) z 19 zabitych osób 12 odniosło tak poważne rany od odłamków szkła, że nawet bez innych urazów mogły one spowodować śmierć.

Do tej pory testy nowego szkła prowadzone były na niewielką skalę. Jak twierdzi jednak Khanna, w następnej serii eksperymentów wybuchom i zdarzeniom symulującym żywioły (jak tornada czy huragany) zostaną poddane tafle nowego szkła 2-4 razy większe, tak aby sprawdzić odporność całych okien. Khanna ma nadzieję, że przy pomyślnym wyniku wszystkich eksperymentów nowe szkło znajdzie się na rynku w ciągu 2-4 lat.

Źródło: eurekalert.org