Dorine Schenk
Een nieuw soort glas, geïnspireerd op de samenstelling van parelmoer, is buigzaam, sterk en goed bestand tegen schokken en stoten. De impacttolerantie ervan is meer dan twee keer die van veelgebruikt gehard of gelamineerd glas.
Glas is een veelgebruikt bouwmateriaal en zorgt voor een lichte, prettige werkomgeving. Het is duurzaam omdat het gemakkelijk om te smelten is, wat het goed recyclebaar maakt. Maar het is ook breekbaar en gevoelig voor stoten. De kwetsbaarheid schuilt in mogelijke zwakke plekken. Als er te veel druk op komt te staan zorgen die zwakke plekken voor breuken die zich snel verspreiden. Een kleine zwakte kan in glas grote gevolgen hebben. Dat levert veiligheidsrisico’s op waardoor er soms afgezien wordt van het gebruik van glas in publieke ruimtes.
Om te voorkomen dat die breuken zich verspreiden wordt glas soms gelamineerd. Daarbij worden dunne lagen van ene polymeer aangebracht tussen glasplaten. Die laagjes voorkomen dat een breuk verder kan reizen en beperken zo de schade.
Maar dat kan beter, schrijven onderzoekers van de McGill University in Canada in Science. Het bio-geïnspireerde glas dat zij ontwikkelden bestaat uit slim gestapelde dunne glasplaatjes met laagjes kunststof ertussen.
Deze structuur kijken ze af van parelmoer uit schelpen. Die moeten sterk zijn om de zachte weekdieren binnenin te beschermen tegen de sterke kaken van roofdieren.
Parelmoer dankt zijn weerbaarheid aan platte ‘stenen’ die bestaan uit het mineraal aragoniet en laagjes van een biologisch eiwit. Die zijn als bakstenen op elkaar gestapeld. Dankzij die stapeling kunnen de stenen over elkaar heen schuiven als er druk uitgeoefend wordt op de schelp. Zo wordt de druk verdeeld en geabsorbeerd door een groter deel van de structuur zonder dat er lokaal schade ontstaat. Door deze structuur is parelmoer goed bestand tegen druk van stoten terwijl het ook buigzaam is en gedeeltelijk meebeweegt als je erop duwt.
De onderzoekers bootsen dit materiaal na met dunne platen boriumsilicaat glas van 220 µm dik en 2 bij 2 cm groot. De helft van de platen werd bedekt met een laag van de kunststof ethyleenvinylacetaat (125 µm dik). In deze platen werden de contouren van zeshoekige structuren gesneden. Vervolgens werden de platen zo op elkaar gestapeld dat ze de zeshoekige plaatjes de baksteenstapeling van parelmoer nabootsen om zo hetzelfde schuifmechanisme te gebruiken om storen op te vangen.
De impacttolerantie werd getest door een cilinder van 0,5 kg met een snelheid van 2,13 m/s erop neer te laten komen. Zo bleek de impacttolerantie twee tot drie keer beter dan dat van veelgebruikt gelamineerd of gehard glas.
