بشر به مدت تقریبی ۴۰۰۰ سال است که در ساخت شیشه فعال است. اما امروزه محققان در حال پیشرفت در فن‌آوری‌هایی هستند که به‌طور بالقوه می‌تواند جهان را دگرگون کند و به عنوان “کشف قرن” ایفای نقش کند.
در یک روز خنک در ماه مارس، در کارگاه شیشه «چیبا کوگاکو» واقع در شرق توکیو، آکیبا، مدیر این مرکز و یکی از همکارانش آخرین دستاورد خود را به نمایش گذاشتند. در حالیکه یک لیفتراک دیگ سفالی بزرگی را جابه‌جا می‌کرد، این دو مرد با شکستن آن دیگ، ماده‌ای سخت و درخشان را نمایان کردند که در تابش آفتاب بعد از ظهر به رنگ سرخ می‌درخشید. آکیبا از یکی از خالص‌ترین شیشه‌های نوری جهان به نام «ای-۶» رونمایی می‌کرد.
خالص‌ترین شیشه نوری جهان
کارگاه «چیبا کوگاکو» به مدت بیش از پنج دهه درون گلدان‌های سفالی شیشه تولید می‌کند. این تکنیک، که ریشه آن به اوایل قرن نوزدهم برمی‌گردد و توسط پیر-لوئیس گیناند، سازنده سوئیسی عدسی آغاز شده بود، در سال ۱۹۶۵ توسط شرکت ژاپنی «Ohara Glass» تکمیل گردید. شیشه «ای-۶» که با انبساط حرارتی کم تولید می‌شود، هم‌اکنون به‌صورت انحصاری توسط «چیبا کوگاکو» ساخته می‌شود.
فرآیند تولید یک گلدان ۸۰۰ لیتری تقریباً چهار ماه به طول می‌انجامد. یک ظرف سفالی دست‌ساز با مخلوطی از سیلیس، اکسید بور و اکسید آلومینیوم پر شده و تا دمای ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد گرم می‌شود. شیشه مذاب به‌مدت بیش از دو روز به طور مداوم هم زده می‌شود و سپس به یک محفظه دمای کنترل‌شده منتقل می‌گردد تا به آرامی به مدت دو هفته خنک شود.
پس از شکستن محفظه سفالی برای حذف لایه بیرونی شیشه، تنها یک ماده خالص باقی می‌ماند. این ماده دوباره ذوب شده و به شکل‌های دقیقی تبدیل می‌شود که قادر به تحمل دماهای شدید هستند. این خواص خالص و پایدار برای تولید عدسی‌های تلسکوپ‌های بزرگ ضروریست.
بازار چنین ابزارهای گران‌قیمتی به‌قدری کوچک است که تمامی «ای-۶» های تولید شده در چهل و دو سال گذشته تنها به یک مشتری واگذار شده است.
در حال حاضر سهم قابل توجهی از این تولید، یعنی ۱۲۲ تن، به یک پروژه بلندپروازانه تخصیص یافته که می‌تواند درک ما از جهان را به کلی متحول کند.
شیشه، ماده‌ای ۱۰۰٪ قابل بازیافت
شیشه «ای-۶» تنها نمونه‌ای از نوآوری در تولید شیشه برای باز کردن مرزهای جدید می‌باشد. این ماده در پنجاه سال گذشته پیشرفت‌های زیادی را در مقایسه با هزاره پیشین به خود دیده است. در سال ۲۰۲۲، سازمان ملل شیشه را به عنوان ماده‌ای ۱۰۰٪ قابل بازیافت شناخت تا به کشورها در رسیدن به اهداف توسعه پایدار تا سال ۲۰۳۰ یاری رساند. این نمایشگر ورود به دوره‌ای نوین از شیشه است، جایی که پژوهشگران از این ماده‌ی باستانی کافی برای بهبود کیفیت زندگی استفاده می‌کنند.
در عصر حاضر، استفاده از شیشه آن‌قدر رایج است که تأثیر سرشکن این عدسی‌های نوری بر روی تمدن بشری عموماً نادیده گرفته می‌شود. کافیست زندگی را بدون بطری‌ها، ظرف‌های پخت، آینه‌ها، پنجره‌ها، لامپ‌ها یا تلویزیون‌ها تصور کنید. حتی اگر در حال حاضر این مقاله را در گوشی هوشمند خود مطالعه می‌کنید، این امکان را مدیون صفحه نمایش لمسی شیشه‌ای خود هستید.
تاریخ شیشه
بشر به مدت تقریبی ۴۵۰۰ سال است که زندگی خود را با شیشه گره خورده است. قدیمی‌ترین مهره‌های شیشه‌ای در بین‌النهرین کشف شده است. تاریخ‌نگاران بر این باورند که شیشه به‌طور تصادفی در حین تولید سرامیک یا فلز کشف شد. یک لوح گلی بابلی که در عراق یافته شده، یکی از نخستین فرمول‌های ساخت شیشه را با حروف میخی به ثبت رسانده است.
تقریباً تمام شیشهها، از نمونه‌های باستانی تا مدرن، ترکیبی از سیلیس، سودا و آهک را شامل می‌شوند. وجه تمایز شیشه در این است که هنگام تولید آن یک وقفه در پروسه ایجاد می‌شود. هنگامی که این مواد به حدود ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد حرارت داده می‌شوند، با فرآیند سرد شدن، اتم‌ها در یک آرایش تصادفی، یک ماتریس کریستالی را تشکیل می‌دهند که به تدریج موجب ایجاد یک «جامد آمورف» می‌شود؛ ماده‌ای که قابلیت حفظ شکل پیش از سخت شدن را دارد.
آلیسیا دوران، رئیس پیشین کمیسیون بین‌المللی شیشه، با تأکید بر پایداری شیشه، آن را ماده‌ای معرفی می‌کند که قابلیت بازیافت و تولید مجدد را چندین بار داراست.
شیشه‌های زیست‌فعال و تأثیر آن بر سلامت بشری
در آزمایشگاه «کورنینگ»، تکنسین‌ها در حال کار بر روی فرمول‌های نوین شیشه‌ای هستند. کورنینگ که به خاطر همکاری‌های تاریخی با توماس ادیسون و نوآوری‌هایی چون پیرکس و گوریلا گلس شناخته می‌شود، به تحقیقات خود ادامه می‌دهد.
شیشه زیست‌فعال نیز یکی دیگر از نوآوری‌های مهم در این زمینه است. این شیشه که در سال ۱۹۶۹ کشف شد، با جایگزینی بخشی از سیلیس با کلسیم، نوعی پودر شیشه‌ای را تولید می‌کند که می‌تواند به استخوان‌های شکسته متصل شده و روند ترمیم آنها را تسریع کند. جولیان جونز از کالج امپریال لندن، به مدت بیست و پنج سال در حال تحقیق بر روی شیشه زیستی می‌باشد و پتانسیل آن را در درمان عفونت‌های استخوانی و آسیب‌های نرم‌افزاری مورد بررسی قرار می‌دهد. او همچنین پلیمر بیوگلاس با خاصیت الاستیک را با استفاده از چاپ سه‌بعدی برای بازسازی غضروف ابداع کرده که امید جدیدی برای بیماران مبتلا به آرتریت ایجاد می‌کند.
هیمانشو جین از دانشگاه لیهای پنسیلوانیا درباره اهمیت شیشه در انرژی‌های تجدیدپذیر صحبت می‌کند و ضروریت استفاده از آن در پنل‌های خورشیدی و پره‌های توربین‌های بادی را بیان می‌دارد. شیشه می‌تواند همچنین برای تولید پنجره‌هایی به کار رود که انرژی خورشیدی را به الکتریسیته تبدیل می‌کند.
تلسکوپ غول‌پیکر ماژلان، کشف غیرمنتظره
تنها مشتری جهانی «ای-۶»، یک ستاره‌شناس به نام راجر آنجل است که از این شیشه برای ساخت بزرگترین آینه‌های تلسکوپ استفاده خواهد کرد. تلسکوپ غول‌پیکر ماژلان که پس از تکمیل و نصب بر فراز کوهی در صحرای آتاکامای شیلی مورد بهره‌برداری قرار خواهد گرفت، به دانشمندان امکان مشاهده دقیق‌تری از جزئیات کیهانی را که پیش‌تر غیرقابل دیدن بود فراهم خواهد آورد.
اما اخترشناسان مدت‌هاست که از وزنی که تلسکوپ‌های بزرگ دارند و مسائل مربوط به جابجایی آنها گلایه‌مندند. راجر آنجل با استفاده از قالب‌های لانه زنبوری موفق به حل این مشکل شده است و نتیجه آن کاهش وزن عدسی و افزایش استحکام آن می‌باشد. او و همکارانش همچنین روش جدیدی برای چرخاندن شیشه در حین ذوب آن ابداع کرده‌اند که موجب کاهش زمان لازم برای آسیاب و صیقل دادن آن می‌شود.
راجر آنجل، ۸۳ ساله، اکنون در کنار پروژه‌های نوآورانه‌اش، برنامه‌ریزی کرده که آینه‌های منعطفی برای تمرکز نور خورشید و تولید گرما برای ساخت سیمان طراحی کند، که قادر به کاهش ردپای کربن در تولید این ماده ساختمانی مهم خواهد بود. آرزوی او نیز ساخت یک رصدخانه در قطب جنوبی ماه می‌باشد.
با این حال، بزرگترین پروژه او تلسکوپ غول‌پیکر ماژلان است که فعالیتش همچنان در سال ۲۰۲۹ آغاز خواهد شد و به اخترشناسان این امکان را می‌دهد تا اطلاعات دقیقی از سیارات دور، از جمله دما و وجود گازهایی مانند متان و اکسیژن جمع‌آوری نمایند.
این ستاره‌شناس این دستاورد را به‌عنوان «کشف قرن» توصیف می‌کند.
منبع: یورونیوز