В идеальном случае оконное или автомобильное стекло, а также покрытие экранов гаджетов должно отталкивать воду и не собирать вредную микрофлору. Сегодня для производства таких стёкол используется «вредная» химия и затратные процессы. Учёные из австралийского Университета Кёртина (CU) открыли секрет экологически чистого и довольно простого процесса для выпуска условно идеальных стёкол, для чего оказалось достаточно солевой ванны и ультразвука.

Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3/3DNews

При создании специализированного стекла у инженеров обычно есть два варианта. Первый — это процесс, в котором используются реакции силинизации, при которых молекулярные соединения связываются с поверхностью стекла. Второй — это покрытие стекла полимерами. Оба этих метода предполагают использование токсичных химикатов, а в случае с покрытиями уникальные свойства стекла могут со временем исчезнуть.

Предложенная учёными новая технология с использованием ультразвука необратимо меняет структуру стекла без добавления каких-либо других химических веществ. В результате получается стекло, которое может полностью отталкивать воду или приобретать положительный электрический заряд.

Впрочем, совсем без химии не обойтись. Но это мягкая химия, которая широко применяется при производстве красителей на основе органических соединений. Солевая ванна, в которую помещают стекло для придания ему уникальных свойств, содержит раствор так называемых диазониевых солей. В зависимости от выбранной соли стекло получается либо водоотталкивающим, либо приобретает положительный заряд. Затем ванну с раствором и стеклом облучают ультразвуком на частоте 24 кГц, что приводит к образованию мелких пузырьков и микровзрывов, меняющих поверхность стекла.

Пузырьки в растворе взрываются с выделением тепла, и создавая давление на его поверхность. Это связывает молекулы из раствора с молекулами стекла. Покрытие получается максимально интегрированным и не истончается при эксплуатации. Поскольку раствор получается неагрессивным, производство уникального стекла будет максимально чистым.

«Звуковые волны создают микроскопические пузырьки в растворе диазониевой соли, которые затем быстро схлопываются, создавая крошечные всплески тепла и давления, — поясняют авторы работы. — Это запускает реакцию, в результате которой на стекле образуется стабильный органический слой, делающий его либо водоотталкивающим, либо положительно заряженным, в зависимости от типа используемой диазониевой соли. В отличие от обычных покрытий, которые со временем стираются, наш метод создаёт химическую связь на молекулярном уровне, что делает его гораздо более долговечным и экологичным».

Кроме свойств самоочищения перспективные стёкла могут сыграть более важную роль в борьбе с микробами, в увеличении производства биотоплива или в создании более эффективных систем фильтрации воды. Это связано с тем, что существует ряд видов бактерий и грибков, которых привлекают гидрофобные поверхности. Также водоотталкивающая версия стекла оказалась эффективной в борьбе с кишечной палочкой. Полученные новым методом стеклянные волокна можно использовать в фильтрах для удаления таких микроорганизмов из водопроводной воды.

Кроме того, исследователи обнаружили, что гидрофобное стекло эффективно удерживает виды пекарских и пивных дрожжей. Это означает, что материал может использоваться для более эффективного и точного контроля процессов брожения, что может привести к улучшению вкуса пива.

Наконец, существуют виды микроводорослей, которые притягиваются к положительно заряженным поверхностям. В частности, вид микроводорослей, известный как C. vulgaris, хорошо прилипает к заряженному стеклу. Это означает, что такое стекло можно использовать в производстве биотоплива, где накопление этого организма будет важным этапом, о чём учёные также рассказали в статье в журнале Advanced Functional Materials. Главное, что производство не будет сложным, грязным и дорогостоящим.

Ранее компания Samsung представила новую серию смартфонов Galaxy S25, в которую вошли модели Galaxy S25, Galaxy S25+ и Galaxy S25 Ultra. Одновременно с этим компания Corning представила новое защитное стекло Gorilla Armor 2. Оно используется в старшей модели смартфона Samsung Galaxy S25 Ultra.

Galaxy S25 Ultra. Источник изображения: Samsung

По сравнению с оригинальным стеклом Gorilla Armor, которое применяется в составе смартфона Galaxy S24 Ultra, второе поколение защитного покрытия обладает ещё большей прочностью и обеспечивает ещё больше точности в передаче изображения дисплея благодаря своим антибликовым свойствам, которые «значительно сокращают поверхностные отражения как в помещении, так и на улице», заявляет Corning.

Более того, согласно заявлению производителя, антибликовые свойства Gorilla Armor 2 «могут улучшить коэффициент контрастности дисплея при различных условиях освещения». Защитное стекло Gorilla Armor 2 также «более чем в четыре раза» более устойчиво к царапинам по сравнению с неназванными «конкурентными литий-алюмосиликатными защитными стёклами с антибликовым покрытием».

Согласно результатам лабораторных тестов Corning, защитное стекло Gorilla Armor 2 способно выдержать падение с высоты до 2,2 метра на поверхность, «имитирующую бетон». Компания отметила, что «альтернативные керамические стеклянные материалы» не выдержали падения даже с высоты 1 м, хотя и не назвала эти альтернативы открыто.

Новые технологии умного остекления пока не стали массовым явлением в современной архитектуре. Пожалуй, больше всего новостей приходит из Австралии, где даже зимой много солнца. Умное остекление оконных проёмов позволит экономить на охлаждении и отоплении зданий, а также оно способно вырабатывать электрическую энергию, совершенно не поглощая видимого света.

Источник изображения: Hayball Architects

Как сообщает австралийская ClearVue Technologies, архитектурное бюро Hayball Architects выбрало умные окна компании для остекления шестиэтажного здания, которое будет построено для одного из крупнейших австралийских профсоюзов CFMEU. По некоторым оценкам, пропускающие обычный свет умные окна помогут снизить энергопотребление здания на отопление и охлаждение до 70 %.

По всей площади стёкол в стеклопакете BIPV нанесено некое нанопокрытие, которое переотражает инфракрасные и ультрафиолетовые лучи в солнечном спектре в сторону кромки окон, где размещены солнечные панели, чувствительные к этим диапазонам. Видимый свет проникает в помещение и создаёт там обычное комфортное для людей освещение.

Благодаря своей структуре умные стёкла остаются чуть холоднее по отношению к окружающему воздуху, чем обычное стекло (на 3,5 °C днём). Это позволяет меньше тратить на кондиционирование воздуха в помещении, не говоря о том, что окна сами вырабатывают электричество.

Умные стёкла BIPV размещены в левом проёме. Источник изображения: ClearVue Technologies

Здание для профсоюза будет строиться в Мельбурне. Производством стекла, по-видимому, будет заниматься местная компания Melbourne Safety Glass. Стоимость проекта составит 12 млн австралийских долларов ($8 млн). Начинание может стать хорошей рекламой умному остеклению. Эта и подобные технологии давно рвутся в жизнь.

Учёные из Университета штата Пенсильвания разработали стекло LionGlass, которое выдерживает 10-кратные по сравнению с обычным стеклом нагрузки и производится со значительно сниженным уровнем выбросов углекислого газа. Будущее остекление может стать легче и прочнее, а также требовать меньших затрат на производство.

Источник изображения: Adrienne Berard/Penn State

Стекло сопровождает нашу цивилизацию около 5000 лет. Оно везде, начиная от оконных стёкол и заканчивая посудой. Традиционно стекло производится при плавлении смести из кварцевого песка, кальцинированной соды и известняка. Температура плавления смеси достигает 1500 °C, что сопровождается огромным потреблением энергии и сопутствующим выбросом CO₂, а также повышенным износом оборудования — печей и оснастки. Кроме того, в процессе химической реакции образования стекла выделяется очень много углекислого газа. Всё вместе делает выпуск стекла экологически малопривлекательным процессом.

Учёные заменили карбонаты в составе смеси на оксид алюминия и оксиды железа. Это сразу снизило температуру плавления смеси на 300–400 °C и позволило сократить потребление энергии для плавки на 30 %. Отсутствие карбонатов в смеси также сократило образование CO₂ в ходе химической реакции, что в совокупности позволяет говорить о сокращении выбросов углекислого газа при производстве стекла LionGlass на 50 % и даже сильнее.

Более того, испытание стекла LionGlass на твёрдость и растрескивание показали, что оно, как минимум, в 10 раз прочнее обычного стекла. Если по методу Виккерса обычное стекло начинает растрескиваться при нагрузке 100 граммов, то стекло LionGlass без повреждения выдержало нагрузку в 1 кг. У команды исследователей не было более тяжёлой нагрузки в составе измерительного комплекса, поэтому они не смогли определить предельную нагрузку для нового стекла.

Но даже этот результат обнадёживает. Для стекла микротрещины — это путь к быстрому разрушению. Десятикратное повышение прочности по этому показателю обещает сделать оконные стёкла и другие изделия из стекла заметно тоньше без ухудшения прочностных характеристик, а это ещё один путь к снижению затрат на производство.

Учёные подали заявку на получение патента на изобретение LionGlass. На следующем этапе они начнут искать партнёров для коммерциализации нового стекла. Параллельно они проводят эксперименты с проверкой LionGlass на устойчивость к различным условиям и химическим средам, что поможет определить сферу его применения.