Het verborgen tijdperk van glas: hoe dit materiaal onze wereld onzichtbaar domineert

Popquiz. Als je vanuit de verre toekomst terug zou kunnen kijken op het heden, in welk tijdperk zou je dan zeggen dat we leven? Is dit een strikvraag? Ik wil zeggen: het informatietijdperk, maar dat lijkt te voor de hand liggend. Mag ik meer dan één tijdperk noemen? Ja, ik denk dat we gerust kunnen zeggen dat we in meer dan één tijdperk leven. Sinds het begin van de mensheid hebben we mijlpalen gezien in de technologie. Het stenen tijdperk... het bronzen tijdperk, het ijzeren tijdperk, allemaal vele duizenden jaren geleden. De beheersing van deze materialen door de mens heeft ons gevormd. Maar volgens die maatstaf hebben we de afgelopen paar honderd jaar een hele reeks tijdperken meegemaakt. Het stoomtijdperk, het industriële tijdperk, het atoomtijdperk, het televisietijdperk, het ruimtetijdperk, om er maar een paar te noemen. Maar dat zijn niet de antwoorden die ik zocht.

Is dat een aanwijzing? Ja, dat is het. Ik denk dat dit tijdperk kan worden aangeduid als het glastijdperk. Dat is niet wat ik bedoelde. Ik weet het. Hoe zitten we dan in het glastijdperk? Nou, laat ik het zo zeggen. Kun je je een wereld zonder glas voorstellen? Ik wil geen brutale reactie, ik wil dat je er echt over nadenkt. Oké, nee. Ik kan me geen wereld zonder glas voorstellen. Precies. Glas is echt heel bijzonder. Zonder glas zouden veel van onze belangrijkste prestaties nooit zijn gerealiseerd. Glas heeft een rijke en complexe geschiedenis en als materiaal heeft het eigenschappen en kenmerken die we nog maar net beginnen te begrijpen. We kijken er dwars doorheen en denken er eendimensionaal over. De meesten van ons zien glas als een breekbaar, kwetsbaar materiaal dat, als het niet op de juiste manier wordt behandeld, op spectaculaire wijze zal breken. Dus je gaat dat breken om je punt te maken? Inderdaad. Kan ik helpen? Ja, dat kan je. En het is waar. Het glas dat we dagelijks gebruiken is kwetsbaar, maar dat hoeft niet zo te zijn. Glas heeft ons leven al veranderd en gedraagt zich op totaal onverwachte manieren. Oké. Laten we beginnen met de geschiedenis van glas. Ik denk dat ik dat wel aankun. Glas zoals wij dat kennen, wordt meestal gemaakt van silica, het belangrijkste bestanddeel van strandzand. Meng silica met een paar andere belangrijke ingrediënten, verwarm het geheel tot het smelt, en voilà, je hebt glas. De mens maakt al sinds de oudheid glas, te beginnen met kralen, vaten en ceremoniële uitrustingen. De technieken voor het maken van glas verspreidden zich vanuit Mesopotamië van cultuur naar cultuur en veranderden in de loop van de afgelopen 4500 jaar geleidelijk. De Romeinen hadden al in de 1e eeuw na Christus glazen ramen in hun belangrijke gebouwen. Rond die tijd werd het glasblazen ontdekt en al snel werd goedkoop en alomtegenwoordig glas een van de kenmerken van het Romeinse Rijk. Maar in geen enkele periode is de ontwikkeling van glastechnologieën zo sterk gegroeid als in de afgelopen 150 jaar. We zijn in staat geweest om de geheimen van glas te ontsluieren op manieren die onze voorouders als magie zouden hebben beschouwd.

Leuk, bedankt. Vertel me eens wat er zo bijzonder is aan de afgelopen 150 jaar. Nou, verschillende dingen. In die periode ontwikkelde de technologie zich in een exponentieel tempo. Dat ging gepaard met gereedschappen en processen die vooruitgang mogelijk maakten in alle materiaalkundige wetenschappen. De leider op het gebied van glasmateriaalkunde was, en is nog steeds, een glasbedrijf uit het noorden van de staat New York dat halverwege de 19e eeuw werd opgericht: Corning Incorporated. Een van hun eerste producten was een lens van gehard glas voor spoorwegsignaallantaarns, die twee radicale verbeteringen bood ten opzichte van alle andere lenzen uit die tijd. De lens kon in een consistente kleur worden geproduceerd en, nog belangrijker, hij brak niet wanneer regen op het hete glas terechtkwam. Dit hielp levens redden door het aantal treinongelukken te verminderen, maar het zette ook de koers uit voor 160 jaar innovatie op het gebied van glas. Natuurlijk kent iedereen ook Corningware en Pyrex-producten. Die innovaties kwamen in het begin van de vorige eeuw uit Corning. Weet je, ik heb hier heel veel van in mijn keuken. Maar Corning maakt geen keukengerei meer. Ze zijn veel verder gegaan met innoveren. Laten we eens kijken. We beginnen met dit. Ah, optische vezels. Juist, optische vezels. Dit doet twee dingen, beide verbazingwekkend. Het eerste is dit. Dat daar is puur glas. Een glasdraad in de kabel, strak om een potlood gewikkeld en toch niet gebroken. Als je er even bij stilstaat, is dat verbijsterend. Oké, wat is het tweede? Nou, het is de manier waarop het licht door het glas beweegt. Als het glas op deze manier wordt gebogen, zou je verwachten dat het licht weglekt en zwakker wordt en de gegevens die het transporteert, beschadigt. Maar dat gebeurt niet. Bijna al het licht dat deze optische vezel binnenkomt, komt er aan de andere kant weer uit. Dus het heeft een lage demping?

Ja, precies. Heel laag. Aan het eind van de jaren twintig, in de jaren zestig, ontdekte Corning hoe het verlies van licht tijdens het transport door glasvezel kon worden beperkt, zelfs wanneer die glasvezel gebogen was. Mooi. Deze ontdekking leidde tot het praktische gebruik van glasvezel als medium voor spraak- en datacommunicatie over grote afstanden, waarmee een tijdperk van goedkope communicatie met hoge bandbreedte en uiteindelijk het internet zoals we dat nu kennen werd ingeluid. Wauw. Hoeveel data kunnen deze optische vezels dan vervoeren? Deze video die hier wordt afgespeeld, zuigt data op met een snelheid van ongeveer 20 gigabit per seconde. Dat is heel veel data. Ja, dit is ultra-high definition ruwe video, maar zelfs in dit geval zit de glasvezel nog lang niet aan zijn maximale capaciteit. De knelpunten zitten hier en hier, niet hier. De praktische limiet van datatransport via glasvezel blijft toenemen. Met de huidige technologie is het mogelijk om meer dan een miljoen gigabit per seconde te transporteren. Ongeveer een petabit.

Dat is alsof je in één seconde 17.000 high-definition films van Netflix downloadt. Dat is verbazingwekkend. Oké, vertel me eens wat meer over dit spul. Nou, het is natuurlijk ook een optische vezel, maar in plaats van licht door het ene uiteinde naar het andere uiteinde te sturen, straalt het over de hele lengte licht uit. Cool. Waar is het goed voor? Ik heb geen idee. Oké, ik heb een glasdraad flink kunnen buigen. Hij is niet gebroken. Maar wat denk je dat er gebeurt als ik een glasplaat probeer te buigen? Retorische vraag. Kijk eens. Dat lijkt niet zo goed te zijn gegaan. Nou, dat was natriumcalciumglas. Het soort glas dat we elke dag om ons heen zien. Maar kijk eens wat er daarna gebeurt.

Dit is ook glas. Het heet wilgenglas en wordt ook door Corning gemaakt. En het is flexibel. Ik kan niet geloven dat dit glas is. Maar dat is het wel. Er is geen trucage. Dit is glas, maar het is zo flexibel als papier. Voor welke toepassingen is het geschikt? Dat is waar het echt interessant wordt. Kijk eens. Oké. Het lijkt op een stuk roestvrij staal. En wat is dit? Willow-glas dat aan één kant is bevestigd als krasbestendige coating? Ja. Oké, maar vertel me eens. Hoe kan willow-glas ook maar enigszins zo duurzaam zijn als roestvrij staal? Dat is een goede vraag. Kijk maar eens. Dat is verbazingwekkend. Ik kan niet geloven dat het mes het glas niet heeft verbrijzeld. Dat is ook niet gebeurd. En dat is nog maar het halve verhaal.

Oké, wat gaan we doen? Geef dat eens hier. Oké. Pak dit eens aan. Dit is zwaar, man. Wat wil je dat ik ermee doe? Ik wil dat je dat precies op dat stuk roestvrij staal met een wilgenbladglas erop laat vallen. Echt? Eens kijken wat er gebeurt. Daar gaan we. Drie, twee, één. Ongelooflijk. Er zit een deuk in, maar het glas is niet gebroken. Dat is waanzinnig. En je kunt dit op vrijwel elk stevig oppervlak bevestigen. Buigzaam, flexibel, duurzaam glas. Indrukwekkend. En eigenschappen die je normaal gesproken niet met glas zou associëren, toch? Klopt. Ik vind deze nieuwe glastijdperk waarin we ons bevinden geweldig.