Das Öko

Am Telefon herrscht Gelächter, als John Mauro einem seiner Forscher meine Frage zuruft: Wie viel Schläge mit einem Holzhammer braucht man, um das neue Glas, das sie entwickelt haben, zu zerbrechen?

„Man muss seinen Körper hineinstecken“, sagt Prof. Mauro von der Pennsylvania State University, als er beschreibt, wie das Glas zunächst mit einem Diamant- oder Wolframkarbidstift tief zerkratzt werden muss – und dann von einem Postdoktoranden mit dem Hammer bearbeitet werden muss ein Hammer.

Prof. Mauro behauptet, die Erfindung namens LionGlass sei zehnmal stärker als Standardglas. Stellen Sie sich eine Weinflasche vor, die unversehrt bleibt, selbst wenn sie auf den gefliesten Küchenboden fällt.

Es liegen jedoch nur wenige Details zu LionGlass vor, da die Forschung noch nicht in einer Fachzeitschrift veröffentlicht wurde und das Team erst kürzlich einen Patentantrag eingereicht hat.

Ein wichtiges Detail ist, dass für die Herstellung dieses Glases im Gegensatz zu Standardglas weder Soda noch Kalkstein benötigt werden. Die alternativen Inhaltsstoffe sind derzeit ein streng gehütetes Geheimnis.

Seit Tausenden von Jahren stellen Menschen Glas her. Obwohl es wegen seiner juwelenähnlichen Eigenschaften und der Tatsache, dass es sich in komplizierte Formen bringen lässt, geschätzt wird, hatte es schon immer eine Achillesferse: Es zerbricht. Aber vielleicht nicht mehr lange.

Von Autowindschutzscheiben bis hin zu Champagnergläsern gibt es unzählige Anwendungen, die von haltbarerem Glas profitieren würden.

Es gibt einen großen Wettbewerb darum, wer das stärkste und nachhaltigste Glas zu einem vernünftigen Preis herstellen kann. Es könnte die Welt verändern.

„Wenn wir wirklich einen Einfluss auf den CO2-Fußabdruck haben wollen, müssen wir uns mit Natronkalksilikat befassen“, sagt Prof. Mauro.

Soda und Kalkstein setzen beim Erhitzen zusammen mit Quarzsand – ein übliches Rezept für Glas – Kohlendioxid (CO2) frei und der Herstellungsprozess erfordert hohe Temperaturen und verbraucht viel Energie.

Im Gegensatz dazu verwendet LionGlass diese kohlenstoffreichen Materialien nicht und die Produktionstemperaturen liegen um 300 bis 400 °C niedriger.

Der Haken daran: Da das Glas eine geringere thermische Toleranz aufweist als andere Gläser, kann es nicht für stark nachgefragte Smartphone- oder Tablet-Bildschirme verwendet werden.

Um diese herzustellen, muss Glas während des Produktionsprozesses hohen Temperaturen standhalten.

„Wenn das Glas während dieses Vorgangs seine Abmessungen ändert, kann es tatsächlich zu einer Fehlausrichtung der Pixel kommen“, sagt Prof. Mauro.

Aber LionGlass könnte noch viele andere Verwendungszwecke haben – zum Beispiel Glasgeschirr und Fenster in Gebäuden.

Bestehende Glasherstellungsanlagen sollten in der Lage sein, es herzustellen, ohne ihre Ausrüstung zu ändern, und das Glas erfordert nach der Herstellung keine weiteren Arbeiten. Seine Festigkeit sei eine „intrinsische Eigenschaft der Glasstruktur“, sagt Prof. Mauro.

LionGlass könnte „im Grunde überall dort, wo man Glas sieht“ Auswirkungen haben – außer auf Smartphones – sagt Robert Ritchie von der University of California, Berkeley.

Prof. Ritchie und seine Kollegen haben vor etwa einem Jahrzehnt ein undurchsichtiges Glas entwickelt, das stärker als Stahl ist.

Eine neue Art von Glas könnte Architekten dabei helfen, die Verwendung des Materials zu überdenken, sagt Cheryl Atkinson von Atkinson Architect in Kanada. Da LionGlass so stark ist, könnten beispielsweise viel dünnere Fensterscheiben möglich sein.

„Das würde sicherlich das Gewicht von Isolierglaseinheiten oder Dreifachverglasungen verringern“, betont sie und weist darauf hin, dass dadurch der CO2-Ausstoß beim Transport des Glases sinken würde.

Ein Problem der aktuellen Fenstertechnologie besteht jedoch darin, dass die Kunststoffdichtungen an den Kanten von Doppel- oder Dreifachverglasungen häufig nach einigen Jahrzehnten versagen – dabei kommt es nicht nur auf die Qualität des Glases selbst an.

Darüber hinaus haben Architekten wie Frau Atkinson die Bedeutung der Energieeffizienz erkannt und verwenden in ihren Entwürfen bereits weniger Glas, um den Wärmeverlust von Gebäuden im Winter zu reduzieren und eine übermäßige Erwärmung der Innenräume an sonnigen Tagen zu verhindern.

Prof. Mauros früherer Arbeitgeber Corning, bekannt für sein Gorilla-Glas, das in Smartphone-, Tablet- und Fernsehbildschirmen verwendet wird, stellt auch andere Produkte her, beispielsweise Glas für extrem robuste Arzneimittelfläschchen – unter anderem für Covid-19-Impfstoffe – und Architekturglas für Gebäude.

Das Unternehmen hat ein Projekt, das sich mit „sehr hochwertigen“ energiesparenden Fenstern beschäftigt, sagt Jaymin Amin, Chief Technology Officer von Corning, gegenüber der BBC.

Eine Möglichkeit, dies zu nutzen, wäre eine sehr dünne Glasschicht zwischen zwei herkömmlichen Fensterscheiben, um dreifach verglaste Einheiten herzustellen, die dünner und leichter als aktuelle Fenster sind, sagt er.

Im Juli berichtete Corning in einer vierteljährlichen Gewinnaktualisierung über eine schwächere Smartphone-Nachfrage.

Herr Amin sagt jedoch, dass die Unterhaltungselektronik weiterhin ein wichtiger Wachstumsbereich für das Unternehmen sei.

Smartphone-Hersteller verwenden Glas für die Gehäuse ihrer Geräte sowie für die Bildschirme, auch weil dies den Telefonen dabei hilft, hochfrequente 5G-Signale zu empfangen und zu übertragen, sagt Corning.

Unterdessen verbessert sich die Haltbarkeit weiter.

Das Victus 2 Gorilla Glass, das Corning letztes Jahr auf den Markt gebracht hat, kann einen Sturz auf Beton aus einem Meter Höhe überstehen. „Es war das erste Mal, dass wir ein Glas mit zertifiziertem Recyclinganteil hatten“, sagt Dr. Amin. „Wir gehen immer mehr in diese Richtung.“

Ein Vorteil des Glasrecyclings sind die niedrigeren Temperaturen, die zur Herstellung des neuen Produkts erforderlich sind, wodurch sich der CO2-Fußabdruck verringert.

William Kerwin, Analyst bei Morningstar Research Services, betont den Erfolg von Corning im Bereich der Glasherstellung und sagt, dass das Unternehmen über mehr als die Hälfte des Marktes für Glas verfügt, das für immer beliebter werdende große TV-Displays verwendet wird.

Eine schnell wachsende Anwendung für Glas sind Solarmodule. „Ich denke, wenn man mich vor fünf Jahren gefragt hätte, hätte ich es nicht einmal angesprochen“, sagt Herr Kerwin. „Und jetzt ist es definitiv ein viel größeres Geschäft für die Glasindustrie.“

Hersteller von Solarmodulen suchen nach stärkerem, dünnerem Glas, um das Gewicht der Module zu reduzieren, fügt er hinzu.

Mehr Geschäftstechnologie:

Aber Smartphones werden weiterhin ein Bereich wichtiger Innovationen sein, sagt Ben Wood von CCS Insight.

Beispielsweise müssen Falttelefone „im Laufe der Lebensdauer des Geräts Zehntausende oder Hunderttausende Faltungen aushalten“, sagt er.

Verbraucher seien immer noch nervös, ob faltbare Telefone wirklich robust genug seien, sagt er.

Diese Geräte machen heute nur 5 % des weltweiten Premium-Smartphone-Marktes aus.

„Der Traum ist unzerbrechliches Glas“, fügt Herr Wood hinzu – was vorerst ein Traum bleibt.