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Uso de las ventanas de la Abadía de Westminster para iluminar el mito del vidrio

Uso de las ventanas de la Abadía de Westminster para iluminar el mito del vidrio

Mirar a través de las vidrieras de la Abadía de Westminster de Londres puede evocar recuerdos tan diversos y vívidos como las mismas ventanas, pero para John Mauro, investigador de vidrio de Penn State, las ventanas provocaron una búsqueda para comprender mejor la ciencia detrás de los portales icónicos a la historia.

En la edición de enero de 2018 de laRevista de la Sociedad Americana de Cerámica, Mauro informa sobre la investigación del vidrio del siglo XIII y disipó el mito de que el vidrio de catedral es más grueso en la parte inferior debido a la viscosidad del vidrio o su lenta transición a un líquido. Si bien eso se ha establecido antes, pero Mauro, junto con otros tres investigadores, determinaron que la ciencia estaba equivocada en 16 órdenes de magnitud.

¿Qué significa eso? Significa que esas ventanas están pasando a un líquido mucho más rápido de lo que se pensaba. Sin embargo, la transición sigue siendo demasiado lenta para que se produzca una diferencia notable. Por ejemplo, todavía se necesitarían miles de millones de años para provocar alteraciones de tamaño nanométrico en la forma del vidrio.

“Fue muy divertido abordar directamente una leyenda urbana que ha capturado la imaginación del público en general durante tantas décadas”, dijo Mauro, profesor de ciencia e ingeniería de materiales. "Los materiales vidriosos han captado la atención de la humanidad durante milenios, y espero que este trabajo ayude a llamar más la atención sobre la física y la química de vanguardia que aún se esconden en estos materiales antiguos y hermosos".

El equipo de Mauro encontró varias oportunidades de mejora en la ciencia del flujo de vidrio catedral. Primero, las publicaciones anteriores consideraron composiciones modernas de silicato de cal sodada y vidrio de Alemania en lugar de considerar directamente una composición de vidrio de catedral medieval real. El trabajo anterior tampoco incluyó cálculos explícitos de flujo de fluidos y se basó en mediciones realizadas hace décadas en la ex Unión Soviética.

Este trabajo dio como resultado una nueva teoría, la ecuación de Mauro-Allan-Potuzak (MAP), que según los investigadores captura con mayor precisión el flujo viscoso detallado del vidrio, incluida la dependencia de la composición de la viscosidad del vidrio.

Mauro, quien ha abogado por cambiar la definición de vidrio, dijo que esta investigación lo ayudó a llegar a esa conclusión. Debido a sus propiedades de transición únicas, el vidrio ha eludido la definición, incluso entre los expertos.

“Esta investigación enfatiza la naturaleza híbrida líquido-sólido del vidrio”, dijo Mauro. “El vidrio tiene una estructura atómica similar a un líquido y también exhibe un flujo viscoso como un líquido. Pero mecánicamente responde como un material sólido, ya que los grados de libertad configuracionales están congelados en gran medida en escalas de tiempo experimentales típicas ".

Mauro cuestionó por primera vez la ciencia detrás del vidrio medieval mientras estudiaba Gorilla Glass en Corning, donde trabajó durante 18 años perfeccionando el producto que se encuentra en miles de millones de dispositivos electrónicos. En la primera iteración de Gorilla Glass, los investigadores encontraron que se reducía considerablemente cuando estaba muy por debajo de su temperatura de transición.

“Esto nos llevó a medir la viscosidad a baja temperatura de Gorilla Glass”, dijo Mauro. “Descubrimos que la viscosidad a temperatura ambiente de Gorilla Glass es muchos órdenes de magnitud menor que lo que se había informado anteriormente para el vidrio de catedral medieval. Esto me llevó a cuestionar si las estimaciones anteriores de la viscosidad a temperatura ambiente del vidrio catedral eran artificialmente altas ".

Esa pregunta llevó a Mauro a este trabajo que finalmente resultó en que el pasado ayudara a dar forma al futuro de la investigación del vidrio.

El artículo "Predicción cuantitativa de la estructura y propiedades de los vidrios Li2O-Ta2O5-SiO2 mediante el enfoque de diagrama de fase" está disponible a través del Biblioteca en línea de Wiley

Imagen de portada: vidrieras en la entrada de la Abadía de Westminster - foto de Philip N Young / Flickr


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