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Top 10 erstaunliche Dinge und Fakten über Glas
Dieses Bürofenster hat mehr Fremdheit und Geschicklichkeit, als die meisten Leute damit rechnen. Aber geben Sie den Shaolin-Mönchen und Wissenschaftlern gewöhnliches Glas. Die Dinge werden geradezu verrückt.
Glas ist nicht so einfach oder so schwach, wie es scheint. Forschung kann nun alte Geheimnisse erklären und fortschrittliche Technologien schaffen, aber das erstaunlichste ist, was laborgeschmiedetes Glas sich selbst heilen und sogar die menschliche Zivilisation überleben kann.
10 Fehlende Kraterspur
Vor ungefähr 800.000 Jahren schlug ein heftiger Meteor in die Erde ein. Das Gestein war 20 Kilometer breit und warf nach dem Aufprall glasige Trümmer in die Atmosphäre. Dieser Fallout regnete Glas auf einer Fläche von 22.500 Quadratkilometern. Trotz dieser massiven Ausdehnung des Glases in Australien und Asien wurde der Krater nie entdeckt.
Im Jahr 2018 tauchten in der Antarktis weitere Glasperlen auf. Sie waren bald so breit wie ein menschliches Haar und wurden bald als Teil des Trümmers des mysteriösen Meteors identifiziert. Mikrotektite genannt, erregte ihre chemische Zusammensetzung die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler.
Die geringen Mengen an Natrium und Kalium zeigten, dass die Perlen wahrscheinlich der am weitesten entfernte Rand des schwer fassbaren Kraters waren. Natrium und Kalium lecken sich unter extremen Temperaturen aus und heiße Ablagerungen breiten sich auch nach einem Aufprall aus.
Wenn die antarktischen Mikrotektite mit denen aus Australien verglichen wurden, wiesen diese einen höheren Natrium- und Kaliumgehalt auf und kamen dem Krater theoretisch einen Schritt näher. Nach dieser Formel gehen die Forscher davon aus, dass der Krater irgendwo in Vietnam gefunden wird. Wenn richtig, dann haben die antarktischen Perlen eine unglaubliche Entfernung von ungefähr 11.000 Kilometern zurückgelegt.
9 Der Shaolin-Nadeltrick
Shaolin-Mönche sind bekannt für ihre beeindruckenden Darstellungen agiler Kampfkünste. Aber in letzter Zeit hat ein Mann etwas wirklich Ungewöhnliches getan. Feng Fei warf eine Nadel durch eine Glasscheibe - ohne das Glas zu zerbrechen.
Der Mönch schleuderte die Nadel mit einer solchen Kraft, dass ein Ballon auf der anderen Seite platzte. Für alle Zwecke sollte der gesamte Bereich zerbrochen sein. Wenn der superschnelle Trick in Zeitlupe betrachtet wurde, sah es aus, als würde die Nadelspitze das Glas mit ein paar Würfen durchbohren. Zu anderen Zeiten schien es, als hätte die Nadel das Glas zerbrochen und den Ballon mit kleinen Scherben auf die andere Seite geknallt. Beides bleibt eine unglaubliche Leistung.
Die Antwort läuft darauf hinaus, wie Glas auf molekularer Ebene bricht. Glas ist hart. Seine Moleküle sind in einem Netzwerk verbunden, das den Druck dagegen aufteilt (und somit schwächt). Wenn Sie eine Fingerspitze gegen eine Scheibe drücken, widersteht Ihnen das gesamte Fenster. Risse treten auf, wenn molekulare Verbindungen versagen und der Druck gezwungen wird, dem Riss bis zum Ende zu folgen.
Wenn sich eine Nadel verbiegen lässt und mit ausreichender Genauigkeit und Muskelkraft geworfen wird, bildet sich ein tiefer Riss. Sobald dies erreicht ist, gibt es wenig Widerstand, um die Nadel vom Durchtritt abzuhalten.
8 Glas will ein Kristall sein
Die Wissenschaftler sind sich nicht sicher, was für ein Material Glas ist. Eine Glasscheibe ist nicht fest, auch wenn sie so aussehen mag. Seltsamerweise verhält es sich manchmal wie eine Flüssigkeit und ein Festkörper. Glasatome werden auf die gleiche Weise eingefangen wie Gelatome, die sich langsam bewegen, und gelangen nie zu etwas, weil sie sich gegenseitig blockieren.
Im Jahr 2008 kam es zu einem Durchbruch, als sich der Fokus auf das von den Glasatomen gebildete Muster konzentrierte, als sie abkühlten. Sie bildeten Strukturen, die Ikosaeder genannt wurden, die 3D-Fünfecken ähneln. Da Fünfecke nicht geordnet angeordnet werden können, erschienen die Glasatome als zufälliges Durcheinander.
Die gleiche Studie fand auch, dass Glas sein Bestes gibt, um ein Kristall zu sein. Damit dies geschieht, müssen sich Moleküle sehr regelmäßig anordnen. Die 3-D-Fünfecke verhindern dies. Mit anderen Worten, Glas ist weder fest noch flüssig, hat Eigenschaften eines Gels und ist etwas von einer Kristallkrankheit, die die Entwicklung zum Stillstand bringt.
7 Radioaktiver Hinweis auf die Geburt des Mondes
Wie unser Mond geboren wurde, ist unter Wissenschaftlern immer noch ein Streitpunkt. Glas, das bei der ersten Atomexplosion zurückgelassen wurde, kann eine Theorie beweisen, dass der Mond vor etwa 4,5 Milliarden Jahren aus einer Kollision zwischen der Erde und einem Körper in Planetengröße resultierte.
Im Jahr 2017 fanden Forscher in New Mexico Glas, das 1945 beim Atomtest geschmiedet wurde. Trinitit genannt, war es grün und radioaktiv. Durch die Messung der verschiedenen chemischen Zusammensetzungen im Glas wurde der erste solide Hinweis auf die Bildung des Mondes gefunden.
Der der Explosionszone am nächsten gelegene Trinitit enthielt keine flüchtigen Elemente einschließlich Zink. Solche Elemente verdampfen bei extremer Hitze, ähnlich wie bei der Entstehung eines Planeten.
Bisher war das reine Theorie. Nachdem die Atombombe die Elemente herausgesaugt hat, haben Wissenschaftler nun ihre ersten physischen Beweise. Trinitit- und Mondmaterial sind sich so ähnlich, dass es an Wasser und flüchtigen Elementen mangelt, um zu beweisen, dass letztere auf hohe Temperaturen gleichermaßen reagieren, ob auf der Erde oder im Weltraum.
6 Prince Ruperts Explodierendes Glas
Sie sehen aus wie Tränen oder Kaulquappen. Aber die Tropfen von Prince Rupert vereinen zwei polare Gegensätze in einer Form mit einer zerbrechlichen Frisur und einer Stärke, die einem Hammer standhalten kann.
Wenn geschmolzenes Glas in Eiswasser getropft wird, entstehen die ungewöhnlichen Tropfen. In den 1600er Jahren versuchte Prinz Rupert von Bayern, das Rätsel zu lösen. Als der Kopf der tropfenförmigen Perle auf einen Amboss gehämmert wurde, wollte das Glas nicht brechen.
In dem Moment, in dem der dünne Schwanz abgerissen wurde, explodierte der gesamte Tropfen, einschließlich des Kopfes, zu einem Puder. König Charles II., Ruperts Onkel, befahl der Royal Society, dieses Geheimnis zu enträtseln, aber sie fanden keine Antwort.
Hochgeschwindigkeitsaufnahmen zeigten 1994, dass ein gebrochener Schwanz bei über 6.400 Stundenkilometern Risse in Richtung Kopf bohrte. Darüber hinaus entdeckten die Wissenschaftler, dass Kühlung hinter den merkwürdigen Eigenschaften der Tropfen steckte.
Wenn geschmolzenes Glas das kalte Wasser traf, kühlte die Außenseite schnell ab. Das Innere erstarrte viel langsamer, wodurch eine Oberflächenspannung erzeugt wurde, die fest genug war, um einem Schlagen standzuhalten. Im Innern bombardiert die gleiche Spannung jedoch den Tropfen beim ersten Haarriss.
5 Glas als radioaktiver Speicher
Die Lagerung von Abfällen ist eines der Hauptprobleme bei Gefahrstoffen - und weltweit gibt es eine unvorstellbare Menge. Oft lecken Container, und giftige verschüttete Stoffe verschmutzen den Boden, die Wasserquellen und sogar die Menschen.
Im Jahr 2018 fand das US-Energieministerium einen neuen Weg, um radioaktive Abfälle als Glas zu lagern. In einer ehemaligen Waffenfabrik namens Hanford werden Abfalltanks unter der Erde gehalten. Die Forscher wählten schwach radioaktiven Müll für einen Testlauf der theoretisch spritzwassergeschützten Idee.
Der flüssige Abfall wurde mit Glasherstellungsbestandteilen gemischt und dann allmählich in ein Schmelzgerät eingespritzt. Die 11 Liter Abfall gingen in den Ofen und wurden nach 20 Stunden vollständig verglast. Dieser erste Versuch war äußerst erfolgreich und es gelang ihm, radioaktives Material sicher in Glas einzuhüllen. Ein umfangreiches Programm wird jetzt die Millionen Gallonen giftiger Tanks angehen, die sich unterhalb von Hanford befinden.
4 Glas so hart wie Stahl
Im Jahr 2015 hat die Universität Tokio ein neuartiges Material aus transparentem Glas fast so macho gemacht wie Stahl. Denken Sie an Fenster, die Autokollisionen oder unzerbrechliche Weingläser überleben.
Es musste lediglich ein Weg gefunden werden, Aluminiumoxid mit Glas zu mischen. In Bezug auf die Zähigkeit liegt Aluminiumoxid nahe an der Härte eines Diamanten. Es ist auch der Zusatzstoff, der Farben und Kunststoffe hart macht.
Seit Jahren sind alle Versuche fehlgeschlagen. Die Glas-Aluminiumoxid-Mischung kristallisierte in dem Moment, in dem sie in einen beliebigen Behälter gegossen wurde. In einem innovativen Schritt mischte eine neue Technik sie in die Luft. Die 50% ige Aluminiumoxidmischung war nicht nur transparent, sondern schmiedete ein Glas, das so elastisch und starr wie Stahl ist. Die Integrität blieb sogar auf mikroskopischer Ebene.
Dies öffnet die Tür zu Fortschritten bei Handys, Computern und zukünftiger Elektronik.
3 Glas, das sich selbst heilt
Im Jahr 2017 analysierten japanische Forscher neue Klebstoffe, als sie aus Versehen etwas Fantastisches erfunden hatten: selbstreparierendes Glas. Während der Tests bemerkte ein Wissenschaftler, dass die Ränder verschmolzen waren, wenn zum Glätten von Glasstücken Druck ausgeübt wurde. Follow-up-Studien zeigten, dass das Material kein einmaliges Wunder war.
Das magische Element war ein Polymer (eine Substanz, die aus vielen wiederkehrenden Einheiten besteht), die als Polyether-Thioharnstoff bezeichnet wird. Beim Schneiden glimmte es nach 30 Sekunden Zusammenpressen auf sich. Das Beste war, dass es bei Raumtemperatur geschah. Normalerweise benötigen Materialien zum Schmelzen extreme Hitze. Dies machte das Glas unter den selbstheilenden Materialien einzigartig. Unter ihnen bessert sich auch der Polyether-Thioharnstoff am schnellsten.
Obwohl das neue Polymer so robust wie normales Glas ist, eignet es sich für eine Vielzahl von Anwendungen. Ein Vorschlag war fast sofort - die Heilung für lästige Handy-Bildschirmrisse. Das medizinische Feld ist auch in den Flügeln, wo bruchsichere Substanzen bei Reparaturen im menschlichen Körper helfen können.
2 Knochen durch Glas ersetzen
Niemand freut sich über die Idee, einen festen Teil des Skeletts durch Glas zu ersetzen. So gruselig wie es klingt, finden Chirurgen die perfekte Lösung für gebrochene Knochen. Vergessen Sie den Fenstertyp, das Material, das die Medizin revolutionieren könnte, heißt Bioglas. Bioglas ist stärker als Knochen und außerdem flexibel und antiseptisch.
Im Jahr 2002 ersetzte das erste Implantat einen zerstörten Orbitalboden. Ohne diesen hauchdünnen Knochen rollt das Auge zurück. In diesem Fall wurde der Mann auch farbenblind. Keine konventionelle Operation half. Eine Platte aus Bioglas wurde unter dem Auge des Patienten eingesetzt und fast sofort wurde das volle Sehvermögen wiederhergestellt, einschließlich der Farbwahrnehmung.
Bemerkenswerterweise täuscht Bioglas das Immunsystem dazu, es als Teil des Körpers anzunehmen. Sicher vor Ablehnung verbreiten sie Ionen, die Infektionen abwehren, und leitet Heilzellen. Die neueste Version von Bioglas, die noch nicht im Handel erhältlich ist, ist eher gummiartig, aber härter. Es ist so konzipiert, dass frisch gebrochene Beine ohne Stifte oder Krücken gehen können.
Um schließlich dort Erfolg zu haben, wo alles andere versagt hat, soll Bioglas die Knorpelheilung nachahmen. Da Bioglas mit dem Körper verschmilzt und das Nachwachsen stimuliert, könnte es nur der heilige Gral der Knorpeloperation sein.
1 Milliarde Jahre Datenspeicherung
Ein kürzlich entwickeltes Speichergerät könnte die menschliche Zivilisation gerade noch überleben. Eine Glasplatte, die einer winzigen CD ähnelt, ist ein neues 5-D-Konzept, das 360 Terabyte Daten speichern kann. Dies ist eine großartige Nachricht für Speicher-Junkies, wenn man bedenkt, dass jeden Tag die Daten um 10 Millionen Blu-ray-Discs der Welt hinzugefügt werden.
Als Idee von Forschern der University of Southampton wurde jede Glasplatte mit einer Technik erstellt, die als Femtosekundenlaser bezeichnet wird. Impulse eines ultraschnellen Lasers kritzeln Informationen in drei Schichten.
Die Daten werden nicht im herkömmlichen Sinne geschrieben. Anstelle von Wörtern können umfangreiche Archive wie Bibliotheken und Museen ihre Datensätze als Punkte speichern. Diese Nanostrukturen sind etwa 5 Mikrometer (0,005 Millimeter) voneinander entfernt.
Die dreidimensionale Position jedes Punktes sowie Größe und Ausrichtung machen die Disc zu einem 5-D-Gerät. Es kann nur mit einem speziellen Mikroskop mit einem Lichtfilter gelesen werden.Die Scheiben halten nicht nur wahnsinnige Mengen an Informationen bereit, sondern widerstehen 1.000 Grad Celsius (1.832 ° F) und halten wahrscheinlich etwa 13,8 Milliarden Jahre.