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水“伤害”玻璃是无稽之谈吗?韩国釜山大学破解玻璃裂缝扩大之谜

前瞻网 2022-01-13 16:20

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玻璃窗经常经受外部环境因素的影响,如风、雨和湿度,从而导致其表面形成微裂缝。例如,一阵风会把沙子推到窗户上,由于锋利的沙粒冲击窗户,表明会产生微观的裂缝。然后这些微裂缝在水滴和湿度的作用下会变得更大。

当水接触到这些裂缝时,它就会渗透到微裂缝中,慢慢地溶解硅氧键。这种化学攻击破坏了玻璃网络,使玻璃结构的机械强度和光学性能逐渐退化。这种裂纹增长过程被称为应力腐蚀或亚临界裂纹扩展(SCG)。SCG造成的机械性能下还降引起了人们对摩天大楼和高层建筑的安全关注。

最近,科学家们对SCG对两种广泛使用的碱石灰玻璃(退火玻璃和钢化玻璃)的影响产生了兴趣。然而,大多数的研究都集中在确定裂纹的增长率上,人们对于水对裂纹传播的影响却知之甚少。

为了解决这一研究空白,由釜山国立大学(PNU)的研究小组探讨了水与退火玻璃和钢化玻璃的表面微裂纹产生有关的机制。朴教授解释说:“玻璃具有重要的商业意义,它被用于显示器、保护罩、车辆窗户等,因此了解水滴如何在不同类型的玻璃中扩大裂缝非常重要。”

为了模拟表面微裂缝,研究人员使用维氏压头在玻璃表面制造了人工缺陷。然后将样品暴露在大气湿度和水中,以分析裂纹的生长。研究小组发现,钢化玻璃中裂纹增长的最大长度比退火玻璃低得多。随后的24小时水浸样本显示,退火玻璃形成了径向裂纹,而钢化玻璃形成了横向裂纹。

研究员总结道,这项研究为玻璃裂缝的起源提供了新的见解,这对玻璃设计师、工程师和建筑师来说都大有所用。

该研究论文题为'Vickers crack extension and residual fracture strength of annealed and thermally tempered glass in water',已发表在Journal of the European Ceramic Society期刊上。

前瞻经济学人APP资讯组

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责任编辑: 4161HSS

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