正在閱讀:鋼化玻璃扛得住錘子,卻被一個小氣泡輕鬆幹碎?鋼化玻璃扛得住錘子,卻被一個小氣泡輕鬆幹碎?

2020-10-04 00:15 出處:PConline原創 作者:ycc 責任編輯:chenzhanting

  [PConline 雜談]一則看似普通的民生新聞“小張被浴室玻璃門割傷手”衝上了熱搜第一名,讓網友們紛紛感歎“人類都是顏狗”;對於美的燃氣灶的玻璃面板不明原因爆裂新聞,也讓我們對日常使用的家電玻璃裝置的安全性產生了懷疑。

  鋼化玻璃的自爆現象頻頻發生讓人不禁困惑:鋼化玻璃作為現代工業中應用最廣泛的材質之一,在我們的生活中無處不在,手機螢幕、汽車風擋、大樓幕牆上都是它的身影。但偏偏這麼一種以堅固、抗外力為特點的材質,卻總會出現無故自爆的事件而頻繁見諸報端。這就讓人很疑惑了:為什麼連石頭錘子都不容易砸破的鋼化玻璃,會突然在不受外力的作用下自行爆裂呢?

  其實,只要細心觀察自爆後的鋼化玻璃就會發現,自爆的鋼化玻璃的裂痕分布有明顯特徵——它們總是有一個蝴蝶狀的起爆點,在起爆點中間的截面上也總有一個深色“小氣泡”,而這個小氣泡,就是所有鋼化玻璃自爆的元兇。

  那麼問題又來了:到底是什麼讓好好的鋼化玻璃內部出現了小氣泡?小氣泡又如何導致玻璃自爆?要回答這些問題,我們就要溯源到鋼化玻璃的製造原理上去。

  鋼化玻璃的製造原理

  鋼化玻璃的製造工藝在本質上和普通玻璃是類似的。普通玻璃的製造方法是將玻璃原料高溫鍛造,形成均勻無氣泡的“玻璃液”;待玻璃液冷卻到可以進行機械加工的溫度時,將其壓延攤平,形成平板狀態;最後,將平板狀態的玻璃半成品緩慢加熱再讓其冷卻“退火”,這樣一塊平滑剔透的玻璃就做好了。

  鋼化玻璃的製造只比普通玻璃的製造工序多出一個強化步驟:將完成了上述步驟的玻璃成品重新加熱到玻璃軟化點的溫度附近,然後在玻璃兩側同時用高壓氣流吹氣,讓玻璃外部迅速冷卻。這一番操作下來,玻璃的表面外層會迅速冷卻收縮,會形成極高的內部壓應力。而相應的,緩慢冷卻的玻璃內層則會形成很高的內部拉應力,一拉一壓,兩個力呈現平衡狀態。經過處理的玻璃在受到外力作用時,內部的拉力會阻止表面微小裂紋的擴大,玻璃的強度也就隨之變強。

  為何自爆?內外應力失衡惹的禍

  所以,一塊完好的鋼化玻璃,其力學結構會處於一種內部高拉應力和外部高壓應力相互平衡的狀態。通俗點說,就是玻璃內部芯層的分子拼了命地想往外膨脹,玻璃表層的分子拼了命地想往媕蝗ㄐA膨脹、擠壓兩力互相平衡,鋼化玻璃就形成了一種堅硬無比的穩態,堅硬到就連用錘子砸也不容易砸破。

  然而,禍起蕭牆,可破金湯,再堅硬的外部結構也無法避免內部穩態失衡的發生。如果鋼化玻璃內部有異物雜質突然膨脹,內部拉應力瞬間增大,那麼此時外部壓應力就無法抵禦內部拉應力,內外力平衡就會被破壞,玻璃就會突然自爆。內外應力平衡被破壞,玻璃在內應力作用下破開是鋼化玻璃自爆的最大原因。

  從內部“攻破”鋼化玻璃的往往是玻璃本體中夾雜的硫化鎳(NiS)。硫化鎳有一個很特殊的物理性質——熱縮冷漲,遇熱縮小,遇冷膨脹,跟一般的物質恰恰相反。藏於玻璃中的硫化鎳雜質在受冷時會膨脹擠壓兩旁的分子,玻璃內拉應力隨之增大,鋼化玻璃就產生了自爆。

  理論上,一塊全無雜質,純度極高的鋼化玻璃在不受外力作用下是不會突然自爆的。但很可惜,在目前的玻璃製造工藝條件下,硫化鎳無法從玻璃中被完全剔除,總會有一定量的硫化鎳雜質混合在玻璃中。換句話說,鋼化玻璃自爆問題是鋼化玻璃製造商短期內還無法解決的技術難題,鋼化玻璃的自爆只能去規避,而無法徹底杜絕。

  那還能用鋼化玻璃嗎?

  有人會問:“既然鋼化玻璃的自爆問題無法避免,那隨時都有自爆可能的鋼化玻璃還能用嗎?”其實,這個問題倒也不必因噎廢食至此。普遍來說,鋼化玻璃的強度要比普通玻璃的大得多,能抵下大量外力衝擊;同時,基於其力學特性,鋼化玻璃在破碎後會迅速破碎成許多極小的碎片,相比破碎後會產生大片碎片的普通玻璃,鋼化玻璃劃傷人的風險是較低的。因此綜合來看,即使有自爆風險,鋼化玻璃的安全性仍比普通玻璃要高出好幾個量級,以安全性為理由拒絕鋼化玻璃完全是無稽之談。

  對鋼化玻璃的總體安全性和自爆風險有了清晰的認知後,我們在選購、使用鋼化玻璃及相關產品時,心理負擔就會相應減少了些。雖說自爆問題不可避免,但劣質的制作流程仍會提高鋼化玻璃的自爆率,所以在選購鋼化玻璃時,一定要選擇品質合格、品牌口碑良好的鋼化玻璃制品。同時,我國對鋼化玻璃也制定了相關的國家標準,並強制所有鋼化玻璃產品進行3C認證,所以購買鋼化玻璃前,一定要確保其具有3C認證標志。

  如果對安全性有額外要求的話,還可以選擇夾膠的鋼化玻璃。夾膠的鋼化玻璃是指兩片以上的鋼化玻璃透過PVB膠膜粘合而成,因為中間有膠水粘牢,所以夾膠玻璃在因故破碎後,碎片也不會散落滿地,安全性會更高。目前,玻璃幕牆、玻璃圍欄等建築用途的玻璃基本上就是夾膠玻璃。

  總結

  鋼化玻璃的自爆問題主要是由鋼化玻璃所含有的雜質造成的,受限於鋼化玻璃的製造工藝,此問題仍然無法被徹底解決,只能是透過規避方式,也就是說所有鋼化玻璃都有自爆的風險,但是綜合來看,鋼化玻璃的安全性仍然要比傳統玻璃高出幾個量級,要注意購買品質合格、透過3C認證的鋼化玻璃產品。如果對鋼化玻璃的安全性有更高的需求,則可以考慮使用夾膠玻璃產品。

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