Szkło odporne na eksplozje
Zespół badaczy z University of Missouri w USA oraz z University of Sydney w Australii stworzył nowy rodzaj szkła odpornego na eksplozje i uszkodzenia wywołane wysokim ciśnieniem np. w czasie burz, tornad czy huraganów. Materiał z kompozytu szklanego jest lekki i cienki.
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 w Arabii Saudyjskiej w 1996 roku, z 19 osób zabitych 12 odniosło tak poważne rany od odłamków szkła, iż nawet bez innych urazów mogły one spowodować śmierć.
Dlatego instalacja takiego szkła, które byłoby odporne na wybuch lub na ciśnienie spowodowane niekorzystnymi warunkami pogodowymi, może uratować życie wielu ludziom. Jednak obecne szkło ciśnienioodporne, choć o wielkiej wytrzymałości, sporo waży i ma grubość 300 stronicowej książki – nie można go więc instalować w klasycznych ramach okiennych czy w samochodach nie posiadających specjalnej konstrukcji.
Badacze z USA i Australii poszli w inną stronę niż tradycyjna konstrukcja z lanego szkła 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. „Wynik był fantastyczny. Lewy panel szklany z klasycznego szkła o dużej odporności pękł, podczas gdy prawy z nowego materiału był nienaruszony” – powiedział kierujący projektem prof. inżynierii mechanicznej Sanjeev Khanna z University of Missouri.
Sukces projektowi 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 też spajający je klej.
Włókna szklane użyte w konstrukcji mają od 15 do 25 mikrometrów średnicy, czyli są o połowę cieńsze od ludzkiego włosa. Niewielki ich rozmiar oznacza 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 całkowicie 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 powoduje iż jest ono łatwiejsze do użycia.
„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” – podsumowuje badania 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.
Do tej pory testy nowego szkła prowadzone były na małą skalę. Jak twierdzi jednak Khanna, w następnej serii eksperymentów wybuchom i zdarzeniom symulującym żywioły (jak tornada czy huragany) poddane zostaną 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 czasie 2-4 lat.
Zaloguj się Logowanie