The Secret of Tough Glass:离子交换玻璃

坚固玻璃的秘密:离子交换

坚固玻璃的秘密:离子交换

如今的高科技玻璃——智能手机、电梯墙壁、公共亭等等——如何能如此坚固,经得起日常生活中所有的掉落、刮擦和飞溅?

部分原因在于离子交换过程——对玻璃表面进行科学处理,以显著提高其韧性。

下面是它的工作原理。

玻璃零件浸在熔盐溶液中。溶液中的钾离子(带电粒子)迁移到玻璃表面,取代了玻璃中原本较小的钠离子。当玻璃冷却时,较大的钾离子将玻璃压缩在一起,形成一个压缩应力层,形成一个坚韧的表面。

设想另一个场景来说明这个概念是很有用的。一个三角形的台球架将15个台球紧紧地放在一起,但仍然有足够的空间滚动。把这些球换成稍大一点的网球,这样机架就会被挤得太紧,无法滚动。

实际上,它的表面通过网球的压缩变得更强了。

就化学强化玻璃而言,它的表面韧性使其非常适合于触摸屏、电器和其他需要大量使用的应用。即使在轻微的划痕或刮伤后,玻璃仍能保持更强的强度,保护它免受更多的裂缝和缺陷。

一些先进的眼镜有特殊的成分,有助于减少这种可能性,但离子交换过程产生的超坚韧表面,提供了抵御日常危害的第一道防线。

玻璃科学家不断地对玻璃进行应力测试,并改进玻璃的成分和化学强化过程,如离子交换。他们对玻璃表面物理的深刻理解——包括扩散、压缩、张力和阻力——很可能在未来生产出更加坚固的玻璃。

观看令人费解的演示玻璃时代,第二部分:坚固耐用的玻璃视频。

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