Szuperüveg levitációval

Egy eredetileg a Nemzetközi Űrállomáson végrehajtandó kísérlet egy teljesen új üvegtípushoz vezetett, egy olyan anyaghoz, ami a NASA egyik földi laboratóriumában, lebegve készült el.

Az anyag lebegtetéséhez statikus elektromos mezőket használtak, így a tudósoknak sikerült egy minden szennyeződéstől mentes, 100%-os üveget előállítaniuk. A különböző szennyeződések jellemzően a tároló eszközökhöz és az olvasztótégelyekhez kapcsolhatók. Az új üveg központi elemként szolgálhat új orvosi és ipari lézerekhez, valamint bevethető a szélessávú Internet alkalmazásoknál is.

"Úgy vélem, rengeteg lehetőség rejlik ebben az üvegben" - mondta Rick Weber, a Containerless Research Inc. üvegtermék osztályának igazgatója. "Rendkívül széleskörű összetételskálával rendelkezünk, így egy-egy üveget egy-egy speciális felhasználási területre lehet hangolni." Weber a SPACE.com-nak elmondta, az üveg jelenleg a nagy sűrűségű lézeres alkalmazásokhoz és az olcsó, kompakt szélessávú eszközök üvegösszetevőihez szükséges ellenőrzések sorozatán esik át.


Mintaként használt fémdarabok lebegnek az elektrosztatikus levitátorban
A REAl (Rare Earth Aluminium Oxyde) üveg névre keresztelt új anyagot először a NASA Elektrostatikus Levitátor (ESL) laboratóriumában fejlesztették ki, ami a Marshall Űrrepülő Központban található. A tudósok itt rendszeresen alkalmaznak statikus elektromosságot, hogy kísérleteiket ne befolyásolja a gravitáció. Mindez egy vákuumkamrában történik, ahol lézerekkel alakítják az anyagot lebegő olvadt gömbökké, majd később lehűtik, így a formálódás folyamatát semmilyen tárolóeszköz nem zavarja meg.

Richard Weber a szerkezet mellett

A lebegtetett anyag felhevítésével és lehűtésével a tudósok nem csupán annak formálódását ismerik meg, de a benne rejlő fizikai tulajdonságokat is. Az olvadt mintákat a felületi feszültség tartja össze, és lehűtés után parányi gömbökké egyesülnek. A REAl üveg elkészítése alapjaiban megegyezik az üveggyárak által évszázadok óta használt módszerekkel, azaz anyagokat kevernek össze felhevítve, majd lehűtve azokat. Azonban az igazi pluszt a lebegtetés adja az üvegnek. Ez a folyamat teszi lehetővé, hogy a kutatók számos fontos tulajdonságot ruházzanak az üvegre, mint a kémiai stabilitás, infravörös közvetítés és a lézer aktivitás.

"A többi üveg legfeljebb egy ilyen tulajdonságra hajlamos, és van legalább egy gyenge pontja" - magyarázta Weber. "Lehet hogy nagyon jó infravörös közvetítő, azonban a vízben szétmállik." A REAl üveg elsődleges célterülete a lézeres alkalmazások, mivel az anyag "erősítő közegként" szolgál, képes koncentrált sugárrá alakítani a fényt, így például az autógyárak esetében fémet, vagy a sebészetben emberi szöveteket vághatnak vele.


Az anyag tárolóeszköz nélkül szilárdult meg
Miután a Containerless Research tudósai megértették a REAl üveg formálódásának alapjait, lehetővé vált az elektrostatikus lebegtetés elhagyása. Ez a lépés azért volt elengedhetetlen, mert a NASA ESL létesítménye mindössze egészen kis mennyiségű anyag lebegtetésére alkalmas. "Így már nem kell golflabda méretekben gondolkoznunk" - mondta Weber, utalva az ESL kapacitására. "Kereskedelmi szempontból legalább rudakban vagy üvegtáblákban kell számolni."

Weber csapatának sikerült kidolgoznia egy gyártási tervet, ami platina olvasztótégelyt használ a REAl üveg olvasztásához és olyan hűtő formákat, melyek a kívánt rudak és táblák kialakításához alkalmasak anélkül, hogy az anyag pozitív tulajdonságai veszendőbe mennének.