如何在智能手机,电梯墙壁,公共亭等设备上使用的当今高科技玻璃如此坚固,以承受日常生活的所有掉落,刮擦和飞溅?
答案的部分原因在于离子交换过程-对玻璃表面进行科学处理以显着提高其韧性。
将玻璃零件浸入熔融盐溶液中。溶液中的钾离子(带电粒子)迁移到玻璃表面,取代了原来玻璃中较小的钠离子。当玻璃冷却时,较大的钾离子将玻璃压缩在一起,形成一个压应力层,形成坚硬的表面。
想象另一个说明这个概念的场景很有用。一个三角形的台球架可将15个撞球紧密地保持在一起,但仍有足够的滚动空间。将这些球替换为稍大的网球,架子将被捆得太紧而不能滚动。
对于化学强化玻璃而言,正是其表面韧性使其成为触摸屏,电器和其他大量使用场合的理想选择。即使在轻微的划痕或刮擦之后,玻璃仍能保持其更高的强度,从而保护其免受更多的裂纹和瑕疵的侵害。
一些先进的玻璃具有特殊的成分,有助于减轻这种可能性,但是离子交换过程产生的超韧表面却是抵御日常危害的第一道防线。
玻璃科学家一直在不断对玻璃进行压力测试,并改善其成分和化学强化工艺(例如离子交换)。他们对玻璃表面物理学的深刻理解-包括扩散,压缩,拉伸和阻力-将来可能会产生更加坚韧的玻璃。