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給玻璃「用」點力

2025-01-11科學


從房屋、手機,到深海潛水艇、衛星,玻璃無處不在。但是,作為脆性材料,它容易碎裂,鋒利的碎片也易傷人。於是,鋼化玻璃應運而生。「鋼化」指的是什麽?它有哪些優缺點?讓我們透過這篇文章一探究竟吧!

鋼化玻璃(圖源:【知識就是力量】雜誌)

淬火磨礪變強壯

玻璃是一種非晶體混合物,其內部排列雜亂無章。這種結構特性使玻璃沒有固定的熔點。

淬(cuì)火是一種材料的熱處理工藝,多用於鋼件加工,它能夠大振幅提高鋼件的剛性、硬度和耐磨性。人們根據鋼件的淬火原理和玻璃的非晶體特性,創造了玻璃的鋼化工藝。

鋼化玻璃的碎片(圖源:【知識就是力量】雜誌)

堅強且溫柔

經過了上述過程,鋼化玻璃便具備了比普通玻璃應力值高數十倍的表面應力層,也因此獲得了更安全的特性。這些特性主要體現在以下3個方面:

普通玻璃的碎片(圖源:【知識就是力量】雜誌)

高強度。 鋼化玻璃的表面應力很大,能夠抵消一定的外力,因此承載能力較高,其抗壓力度是普通玻璃的3~5倍,抗沖擊強度是普通玻璃的5~10倍,不易破碎。

熱穩定性高。 高應力值使鋼化玻璃具有良好的熱穩定性,它能承受的溫差是普通玻璃的3倍,即便將200攝氏度的鋼化玻璃放入0攝氏度的水中,它也不會破碎。

碎片顆粒度小,邊角圓鈍。 當鋼化玻璃受到外力沖擊或內部應力發生很大改變時,它的應力平衡狀態會被破壞,隨之破碎。但它的碎片是像冰糖一樣的小顆粒,不易傷人。

鋼化玻璃的「兩面性」

鋼化玻璃優點多多,但也存在一些缺陷:

無法被切割。由於鋼化玻璃的應力處於平衡狀態,切割會改變這種狀態,進而使玻璃破裂,因此只能在鋼化前先將玻璃加工成需要的形狀。

可能發生自爆(自己破裂)。由於鋼化玻璃應力較大,一些因素(玻璃內部存在的缺陷)可能會使其應力狀態發生變化,從而引起自爆。

鋼化玻璃自爆(圖源:【知識就是力量】雜誌)

外觀缺陷。在鋼化過程中,如果加熱和冷卻不夠均勻,玻璃板面上就會產生不同的應力分布,從而引起光線的雙折射現象,使玻璃的不同區域在某些特定的角度呈現不同的顏色和明暗變化,這就是鋼化玻璃的應力斑。另外,鋼化玻璃的生產過程還可能會引起玻璃變形,影響玻璃的外觀。

鋼化玻璃的應力斑(圖源:【知識就是力量】雜誌)

撰文 | 王立祥

責任編輯 | 代竹蕊 段陽陽

營運編輯 | 段陽陽

品質稽核 | 業蕾

❖ 文章來源:【知識就是力量】雜誌

【鋼化玻璃——給玻璃「用」點力】 ❖