釜山国立大学研究破解水促进玻璃裂缝生长的奥秘

玻璃窗长时间暴露在恶劣的环境压力下。这会在它们的表面上产生微小的“接触缺陷”，当它们遇到水滴时会生长。为了了解这种现象背后的机制，韩国釜山国立大学的一组研究人员检查了两种广泛使用的玻璃的这种水促进开裂行为。他们的发现为工程师和设计师提供了有关玻璃破裂原因的重要见解。

玻璃窗经常承受外部环境因素，如风、雨和湿度，这会导致其表面形成微裂纹。例如，一阵风可以将沙子推到窗户上，并由于锋利的沙粒的影响而产生微小的表面裂缝。当水滴和湿气加剧时，这些微裂纹会变大。

当水与这些表面缺陷接触时，它会穿透微裂纹并慢慢溶解硅氧键。这种化学侵蚀破坏了玻璃网络，逐渐降低了玻璃结构的机械强度和光学性能。这种环境增强的裂纹扩展过程称为应力腐蚀或亚临界裂纹扩展 (SCG)。SCG 导致的机械性能贬值引发了摩天大楼和高层建筑的安全问题。

最近，科学家们对 SCG 对两种广泛使用的钠钙玻璃的影响产生了兴趣：退火玻璃和钢化玻璃。然而，大多数研究都集中在确定裂纹扩展速率上，而关于水对裂纹缺陷扩展的影响知之甚少。此外，许多研究调查了退火玻璃而非钢化玻璃的微裂纹扩展动力学。

为了解决这一研究空白，由 Sanghu Park 教授领导的釜山国立大学(PNU) 研究小组在发表于欧洲陶瓷学会杂志。Park 教授解释说：“热钢化玻璃具有重要的商业价值;它用于显示器、保护罩、车窗等。钢化玻璃的裂纹扩展不同于退火玻璃通过水滴传播的裂纹。所以，它是了解水滴如何

促进不同类型眼镜的开裂行为非常重要。”

为了模拟表面微裂纹，研究人员使用维氏压头(一种用于测试材料硬度的仪器)在玻璃表面上制造了人工缺陷。然后，将样品暴露在大气湿度和水中以分析裂纹扩展。研究小组发现，钢化玻璃中裂纹扩展的最大长度远低于退火玻璃。随后的 24 小时水浸文本显示，在退火玻璃中形成了径向裂纹，在钢化玻璃中形成了横向裂纹。

比较研究为玻璃裂缝的起源提供了新的见解，这对玻璃设计师、工程师和建筑师很有用。“随着全球变暖导致台风和风暴频率的增加，我们需要寻找新的方法来保护玻璃窗的外部。我们试图了解水和表面裂缝之间的相互作用，以帮助解决与玻璃窗相关的安全问题和结构， ” Park 教授总结道。

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