玻璃，虽然被认为是一种简单的材料，但对社会的进步有很大的贡献。它在不同的领域提供了变革性的进展，如在医药、电子、高速通信、建筑和运输等不同领域的应用。
玻璃成分的灵活性使得它的性能可以为广泛的应用进行微调。然而，尽管之前不为人知，但玻璃性能改进的核心是一项关键的资产，它可以追溯到4世纪，即著名的Lycurgus杯--纳米技术。
纳米技术的必要性
一种材料的强度/韧性，是衡量它在多大程度上可以吸收能量或变形而不断裂。尽管玻璃目前正在通过表面处理（如化学涂层）进行加固，但底层玻璃本身的整体脆性仍然是一个应该以更精确的手术方式解决的问题。
因此，有必要创建玻璃系统，在该系统中，所需的（多种）功能并不局限于表面涂层，该涂层在暴露于环境中时可被划伤或风化，而是玻璃产品作为玻璃复合材料的一个组成部分，带有功能特征。
为了实现这一目标，同时加强玻璃系统的抗断裂性，超细量子相（即20纳米以下）的纳米材料非常有用，因为它们可以以微小的剂量加入，同时在广泛的操作条件下熟练地提供必要的功能。
沙漠沙子的纳米界面
全球范围内，河床和海滩沙都短缺，无法满足全球玻璃和建筑行业的需求。河床和海滩被剥光，农田和森林被砍伐以获取原材料。
由于缺乏创造力，生态系统遭到破坏，而世界上并不缺少沙漠沙，沙漠沙主要被认为是“无用的”。
沙漠沙只需要合适的材料界面，就可以成为可行的材料。Quant-Ceramics 提供的解决方案正是实现这一点。
基线挑战
二氧化硅是玻璃生产中的关键成分，因为它决定了玻璃的强度、透明度和颜色。制造玻璃所用的硅砂的纯度和稠度对于确保最终产品具有所需的性能至关重要。使用正确的（纳米）添加剂制造的玻璃，杨氏模量可达到 70 GPa 以上，抗弯强度可达到 45 MPa 以上。
二氧化硅的初始纯度为沙漠沙 52.1 wt%，河沙 39.3 wt%，海沙 35.8 wt%。
然而，一些沙漠沙可能含有超过 90 wt% 的二氧化硅，使其熔化温度高于二氧化硅含量 < 50 wt% 的沙子，后者的熔化温度低于 1650 摄氏度。
然而，沙漠沙通常不用于玻璃制造，因为它的颗粒圆润光滑，是风蚀形成的，在制造玻璃所需的高温下，很难将沙粒粘合在一起。
NANOARC 是一家纳米技术公司，专门设计和制造受自然启发的解决方案。我们从自然界了解到：存在微尺度的粗糙度，大多数生物和物质可以粘附在其上，就像魔术贴粘附在表面上一样。然后是纳米级的粗糙度，这种粗糙度非常小，以至于大多数生物和物质无法粘附在这样的表面上。
沙漠沙子就是这种具有超低纳米级表面粗糙度的表面之一。
量子陶瓷界面
从根本上讲，材料结合更多地是由范德华原子力而非物理相互作用驱动的。
为了结合沙漠沙子，量子材料的粒径接近沙漠沙子的纳米级粗糙度，以便在原子尺度上更好地“感知”并充当结合界面，与沙漠沙子一起形成更坚固、更清晰、性能更高的玻璃。
壁虎脚上有一排密集的纳米级细丝，有助于它与范德华力相互作用并粘附在其他动物无法做到的光滑表面上。
量子陶瓷材料具有超高比表面积，使它们能够以原子级与沙漠沙子颗粒界面互锁，介导结合过程并增强沙漠沙子玻璃材料，而如果没有它们，这是不可能的。
凭借化学成分和晶格结构，量子陶瓷纳米添加剂为玻璃提供了除机械强度之外的功能，例如有效的抗病保护、紫外线防护、核辐射衰减、视觉透明性、热管理等。
玻璃纳米陶瓷
根据晶体大小与光波长的关系，玻璃陶瓷可以设计成透明（如纳米级晶体）或不透明（如微米级晶体）。
在强化任何材料系统时，我们都必须从大自然中寻找重要的设计线索。
大自然总是试图降低任何反应或特定事件发生所需的能量。有鉴于此，我们可以利用这种效应，使特定过程更难启动和传播。在玻璃中，这就是裂纹的形成和扩展。当对材料施加负载时，会给材料带来大量的能量，从而导致材料需要对这些能量做出反应。超过弹性极限后，脆性材料（如玻璃或陶瓷）通常会通过形成新的表面（如形成裂纹）来消散这些能量。
玻璃纳米陶瓷具有多种有益特性，可增强玻璃的断裂韧性。超细、分散良好的纳米晶的物理存在可阻止裂纹扩展。 这是因为每当传播的裂纹遇到纳米晶界面时，裂纹必须改变其传播方向，绕过纳米晶，或者通过晶相本身产生新的裂纹。
然而，当纳米晶体小到甚至限制了晶格内晶界的形成时，出现断层点的概率就更加有限了。这种对事物自然进程的挫败会产生巨大的能量障碍，从而导致裂纹传播路径的形成在能量上处于不利地位，断裂受到限制或完全被禁止。
强度高，重量轻
为了显著限制玻璃中纳米陶瓷晶体（玻璃纳米陶瓷）周围和内部裂纹的扩展，必须遵循以下基本原则：
纳米陶瓷晶体在玻璃基质中均匀致密的分散至关重要
纳米陶瓷晶体的尺寸必须远小于 20 纳米，以尽量减少或防止其内部形成晶界
纳米陶瓷晶体成分需要赋予玻璃多种功能，如化学、光学、电学特性，以帮助其获得和保持耐久性。
制备玻璃-纳米陶瓷基纳米复合材料过程中遇到的一个主要挑战是如何实现纳米晶体的均匀分散。 在重负荷下使用的大尺寸纳米颗粒（通常大于 30 纳米）的微米级团块聚结往往会对玻璃的热性能和机械性能产生不利影响，因为在其他区域会出现较少数量的增强颗粒，而且聚结物可能会成为缺陷中心，从而成为裂纹的触发器，导致玻璃复合材料的结构失效。
纳米陶瓷粒度控制的重要性
通过将纳米陶瓷的粒度减小到 20 纳米以下，可以影响晶界处堆积的位错数量，提高纳米陶瓷的屈服强度，即纳米陶瓷晶体在变形开始前可承受的最大应力。
在玻璃基质中分布大量的纳米陶瓷颗粒，就能在玻璃基质中获得高密度的加固点。这对于超细纳米陶瓷颗粒来说很容易，因为随着颗粒尺寸的减小，在单位体积材料中存在的纳米陶瓷颗粒的平均数量会成倍增加，例如，1 微米大小的陶瓷颗粒可以被大约一千个 1 纳米大小的纳米陶瓷颗粒所取代。这意味着，用较少的体积和质量，就能在玻璃基质中实现较高密度分布的纳米陶瓷微粒，而所需的剂量却大大低于使用微粉甚至更大（大于 20 纳米）的微粒所需的剂量。
化学纳米钢化玻璃
玻璃断裂不可避免地源于纳米级（即键断裂）。化学钢化是一种非常有效的提高强度的方法，通过在玻璃表面引入高压缩应力。使用不同成分的纳米陶瓷晶体，结合纳米陶瓷晶体尺寸优势，可以实现纳米级玻璃的拓扑优化设计，使施加到玻璃表面的能量通过压头周围的局部致密化消散，而不是通过玻璃本身的裂纹形成。
NANOARC 在设计和制造 20 纳米以下纳米陶瓷晶体方面拥有核心专业知识，能够帮助玻璃行业在化学和结构耐久性方面突破玻璃性能的极限。作为我们纳米材料设计流程的一部分，我们从事纳米多态性业务，使制造商能够无缝采用我们的产品，而无需担心化学兼容性。
我们的解决方案
我们的解决方案包括高表面积的纳米粉末，其化学成分经过精心选择，纳米颗粒大小经过战略选择，以受益于量子效应和重新定义的晶体结构，从而发挥纳米结构的力量，实现独特和更高的功能。
通过我们的原子结构的超细纳米粉末，我们能够开发出高性能的玻璃系统，其特点是增加了以下功能。
增强光学透明度以改善显微镜和能量收集
定制的光学特性
在较轻的重量和较低的孔隙率下具有较高的机械强度
加强热传输以节约能源
抗污性
具有透明度的抗紫外线能力
抗菌和抗真菌保护，不需要光活化
电离辐射的衰减
我们的纳米粉末在尺寸和成分上都是定制的，以便在玻璃制造过程中无缝整合其独特的功能。这些纳米粉末还提供了耐用性和美学保护。目标应用是一套固态激光元件、智能手机或便携式设备屏幕、光学纤维、显微镜和照相机的镜头、波导或技术要求高的玻璃墙和太阳能电池板窗户。
产品
可以通过发票、信用卡和银行转账进行购买。
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使用方法：将所需剂量的纳米粉末加入你的玻璃混合物中，彻底分散，然后像往常一样进行。
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QG -M
耐热性：最高可达2852 °C (5166 °F)
颜色：白色纳米粉末
比表面积 : 35930 m²/kg
折射率 : 1.71
剂量 : 0.005 - 0.007 wt %的玻璃混合物（或根据指定用途的需要）。
申请 : 有助于降低结晶温度，促进锂铝硅酸盐玻璃陶瓷从β-石英到β-烁石的相变。对细菌、酵母和生物膜的有效抗病原体。
查看价格
数量 | 价格
25 克（0.88 盎司） | 2,900 美元
250 克（8.81 盎司）| 28,000 美元
1 公斤（2.2 磅） | 110,000 美元
批量订购价格：1吨 | 联系 trade@nanoarc.org
QG -C
纳米体系结构 : 球形（直径<25纳米）
比表面积 : 38800 m²/kg
颜色：白色纳米粉末
折射率 : 1.59
耐热性：最高可达1339 °C (2442°F)
剂量 : 0.003 - 0.005 wt %的玻璃混合物（或根据指定应用的需要）。
申请: 稳定剂、纳米填料、抗弯强度、断裂韧性、抗微裂纹扩展，有助于提高玻璃体的机械和化学强度，减少烧制时产生的收缩。.
查看价格
数量 | 价格
25 克（0.88 盎司） | 2,550 美元
250 克（8.81 盎司） | 24,000 美元
1 公斤（2.2 磅） | 95,000 美元
批量订购价格：1吨 | 联系 trade@nanoarc.org
QG-I FLEX
纳米体系结构 : 原子般薄的二维片（< 1 nm）
比表面积 : 63520 m²/kg
颜色：明亮的白色纳米粉末
折射率 : 2.029
耐热性：最高可达1975 °C (3587°F)
剂量 : 0.001 - 0.003 wt %的玻璃混合物（或根据指定应用的需要）。
申请 : 增强紫外线过滤，抗菌，防污，防腐，孔隙率最小化，低热膨胀率和增强机械（抗压和抗折）强度管理，缝隙纳米填料。
查看价格
数量 | 价格
25 克（0.88 盎司） | 4,150 美元
250 克（8.81 盎司） | 40,000 美元
1 公斤（2.2 磅） | 159,000 美元
批量订购价格：1吨 | 联系 trade@nanoarc.org
QG - THERM
纳米体系结构 : 原子般薄的二维片（< 1 nm）
比表面积 : 49550 m²/kg
耐热性：最高可达1597 °C (2907 °F)
颜色：黑色/棕黑色纳米粉末
折射率 : 2.42
剂量 : 根据指定应用的需要
申请 : 有效的热传输，伽马射线屏蔽，吸收砷化物、重金属和抗生素残留物。
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数量 | 价格
25 克（0.88 盎司） | 4,475 美元
250 克（8.81 盎司）| 44,000 美元
1 公斤（2.2 磅） | 175,000 美元
批量订购价格：1吨 | 联系 trade@nanoarc.org
CERAM QUANT-NEUTRON
颜色：白色纳米粉末
剂量：0.001%或根据辐射暴露的性质需要。
耐热性：高达2973℃（5383°F）。
申请 :具有优异的导热性，因此是玻璃熔化中间隔物的理想选择。实现高效的热传递，确保玻璃产品的均匀加热。
有助于降低玻璃的反玻璃化温度，促进熔化。它降低了玻璃在任何给定温度下的粘度，使成分更容易混合，并使气泡从玻璃中升起。添加到玻璃中，可制成防碎产品，热膨胀或收缩率低。
它可用于提供超薄耐腐蚀涂层，通过薄的透明层增强中子衰减，航空航天工业和核电站的隔热材料，火箭发动机的部件。高速切削刀具、晶体管、塑料树脂密封干燥剂聚合物添加剂、高温润滑剂、绝缘材料、高压高频电、等离子弧的绝缘体、高频感应炉材料、冷却组件、高温催化剂、复合玻璃陶瓷。
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数量 | 价格
5 克（0.17 盎司） | 8,910 美元
50 克（1.76 盎司） | 60,890 美元
1 公斤（2.2 磅） | 1,156,720 美元
批量订购价格：1吨 | 联系 trade@nanoarc.org