Værd at Vide: Fra sten, bronze og jern til glas

Stenalderen blev efterfulgt af bronzealderen og jernalderen. Nogle har betegnet den periode, som nu er ved at rinde ud, som oliealderen, men det er i virkeligheden et dårligt udtryk. Olie er først og fremmest noget, vi (stadig) brænder af for at få energi, kun en lille del bruges til fremstilling af håndgribelige plastprodukter. Med den stigende brug af plast kunne man måske med en vis ret betegne vores tid som plastalderen. Nogle mener ligefrem, at plast kan bruges som markør for en ny geologisk epoke, antropocæn – menneskets tidsalder. Men måske er det endnu bedre at hævde, at vi lever i glasalderen, som to topfolk fra det amerikanske firma Corning – tidligere Corning Glass Works – argumenterede for i en artikel i International Journal of Applied Glass Science for nogle år siden.

Plast er nyttigt, men glas er uundværligt. Det er blevet et foretrukket materiale inden for arkitektur. Internettets data flyder gennem kabler af glas frem til glasskærme – store som små. Glas er ved at erstatte – eller har muligvis erstattet – papir som det materiale, vi læser tekster på. Glas har også givet os teleskoper og mikroskoper, som har åbnet for helt ny viden om, hvordan naturen ser ud på meget stor og lille skala. Hvis vi ikke havde glas i mange former, ville samfundet se helt anderledes ud. Det kan plast ikke hamle op med.

Derfor er det med god ret, at 2022 ud over at være både dansk og internationalt videnskabsår også af FN er udnævnt til at være internationalt glasår. Det er dog nok gået de flestes opmærksomhed forbi, for aktiviteterne har været få og spredte, og med skam at melde har vi heller ikke i Ingeniøren gjort noget særligt ud af det. Glasbranchen og de danske glasforskere afholdt godt nok en international glaskonference på Aalborg Universitet i maj, men det virkede mest som en lukket fest.

Glas er en slags mellemting mellem fast stof og væske. Det er dog en myte, at langsom flydning over hundreder af år er forklaringen på, at visse glasvinduer i gamle europæiske katedraler er tykkest i bunden. Mytedrabet har sendt væskesammenligningen noget til tælling, men den er alligevel ved at få en form for renæssance. At glas, som vi normalt betragter som et fast materiale, deler en lang række egenskaber med flydende stoffer, står mere og mere klart. En almindelig definition af glas er, at det er et materiale, som er opstået med afkøling til en fast tilstand uden krystallisering. Men det giver indtryk af, at glas er uforanderligt, og det er ikke tilfældet. En lang række nyere definitioner tager højde for dette. Glaseksperten Edgar Dutra Zanotto foreslog for nogle år siden at definere glas som en ikkekrystallinsk tilstand ude af termisk ligevægt, som synes at være på fast form over korte tidsskalaer, men som kontinuert nærmer sig en flydende tilstand. Til ekspertbrug havde han også en mere præcis definition, som vi tager på engelsk: ‘Glass is a non-equilibrium, non-crystalline condensed state of matter that exhibits a glass transition. The structure of glasses is similar to that of their parent supercooled liquids (SCL), and they spontaneously relax toward the SCL state. Their ultimate fate, in the limit of infinite time, is to crystallise’. Alle ved nok, hvad glas er, men at beskrive det præcist bliver hurtigt kompliceret.

At glas også har et indre ur og sin helt egen tid er nok en overraskelse for de fleste. Teorien herom har et halvt århundrede på bagen, men det er noget, som glaseksperterne på Roskilde Universitet ved Center for Glas og Tid på det allerseneste har været med til at undersøge i detaljer. For nogle måneder siden beskrev Kristine Niss, Jeppe Dyre m.fl. mere indgående i en videnskabelig artikel i Science Advances, hvordan glas ældes ud fra glassets alder opgjort i en ‘materialetid’. Glas ældes ikke så meget ved, at det flyder, men ved, at det skrumper, på samme måde som materialer generelt får mindre rumfang ved afkøling – med vand som en markant undtagelse, da det udvider sig, når det afkøles fra 4 grader celsius.

Ideen er, at glas har en form for indre ur, der bestemmer, hvor hurtigt ældningen sker. Ældningsprocessen er ganske kompliceret og har både lineære og ikkelineære komponenter, som det har krævet ganske komplicerede eksperimenter at gennemføre. Men de danske eksperimenter og teorier viser nu, hvordan det indre ur i glas gradvist går langsommere og langsommere med tiden, efter at glasset er dannet, og hvordan det afhænger af glassets temperatur i forhold til den såkaldte glasovergangstemperatur, der bestemmer, ved hvilken temperatur et materiale bliver glasagtigt. Roskildeforskerne skriver i den videnskabelige artikel, at glasset på den måde har en materialetid givet ved et indre ur, på samme måde som det i relativitetsteorien gælder, at en observatør i bevægelse også har sin egen tid, som kan aflæses på et ur, der følger med observatøren.

Alt i alt er en af hovedkonklusionerne, som professor Kristine Niss har udtrykt det, at glas rent faktisk ligner væsker mere, end man tidligere har troet.
Vi ved nok, hvad glas er, men en præcis beskrivelse er kompliceret. En nyere definition på dansk lyder ‘en ikkekrystallinsk tilstand ude af termisk ligevægt, som synes at være på fast form over korte tidsskalaer, men som kontinuert nærmer sig en flydende tilstand’, (læs ekspertdefinitionen på engelsk i artiklen).