Forskeren bruger Westminster Abbey -vinduer til at skinne lys over glasmyten

At stirre gennem glasmosaikerne i Londons Westminster Abbey kan fremkalde minder lige så forskellige og levende som vinduerne selv, men til John Mauro, Penn State glasforsker, vinduerne udløste en søgen efter bedre at forstå videnskaben bag de ikoniske portaler til historien.

I januar 2018 -udgaven af Journal of the American Ceramic Society , Mauro rapporterer om undersøgelsen af ​​glasset fra 1200-tallet og fjernede myten om, at katedralglas er tykkere i bunden på grund af glasviskositet, eller dens langsomme overgang til en væske. Selvom det er blevet fastslået før, men Mauro, sammen med tre andre forskere, fastslog, at videnskaben var slukket med 16 størrelsesordener.

Hvad betyder det? Det betyder, at vinduerne overgår til en væske meget hurtigere end tidligere antaget. Imidlertid, overgangen er stadig alt for langsom til en mærkbar forskel. For eksempel, det ville stadig tage milliarder af år at forårsage ændringer i glasets form i nanostørrelse.

"Det var meget sjovt at direkte henvende sig til en bylegende, der har fanget offentlighedens fantasi i så mange årtier, "sagde Mauro, professor i materialevidenskab og teknik. "Glasagtige materialer har fanget menneskehedens opmærksomhed i årtusinder, og jeg håber, at dette arbejde vil hjælpe med at henlede mere opmærksomhed på den banebrydende fysik og kemi, der stadig gemmer sig i disse gamle og smukke materialer. "

Mauros team fandt flere muligheder for forbedring af videnskaben om katedralglasstrømning.

Først, tidligere publikationer betragtede moderne sodavandssilikat og germania -glaskompositioner frem for direkte at overveje en ægte middelalderlig katedralglaskomposition. Tidligere arbejde omfattede heller ikke eksplicitte beregninger af væskestrømme og var baseret på målinger foretaget for årtier siden i det tidligere Sovjetunionen.

Dette arbejde resulterede i en ny teori, Mauro-Allan-Potuzak (MAP) ligningen, som forskerne sagde mere præcist fanger den detaljerede viskøse strøm af glas, herunder sammensætningsafhængighed af glasviskositet.

Mauro, der har været fortaler for at ændre definitionen på glas, sagde, at denne forskning hjalp ham med at nå frem til den konklusion. På grund af dens unikke overgangsegenskaber, glas har undgået definition, selv blandt eksperter.

"Denne forskning understreger glassets hybrid væske-faste karakter, "Mauro sagde." Glas har en væskelignende atomstruktur og udviser også viskøs strømning som en væske. Men mekanisk reagerer det som et solidt materiale, da de konfigurationsfrie frihedsgrader stort set er frosset på typiske eksperimentelle tidsskalaer. "

Mauro satte først spørgsmålstegn ved videnskaben bag middelalderglas, mens han studerede Gorilla Glass i Corning, hvor han arbejdede i 18 år med at perfektionere produktet, der findes i milliarder af elektroniske enheder. I den første iteration af Gorilla Glass, forskere fandt ud af, at den skrumpede målbart, når den var godt under dens overgangstemperatur.

"Dette fik os til at måle lavtemperaturviskositeten af ​​Gorilla Glass, "Mauro sagde." Vi fandt ud af, at Gorilla Glass 'viskositet ved stuetemperatur er mange størrelsesordener mindre end det, der tidligere var blevet rapporteret om middelalderens katedralglas. Dette fik mig til at stille spørgsmålstegn ved, om de tidligere estimater for katedralglasets viskositet ved stuetemperatur var kunstigt høje. "

Dette spørgsmål førte Mauro til dette arbejde, der i sidste ende resulterede i, at fortiden var med til at forme fremtiden for glasforskning.