水“傷害”玻璃是無稽之談嗎？韓國釜山大學破解玻璃裂縫擴大之謎

玻璃窗經常經受外部環境因素的影響，如風、雨和濕度，從而導致其表面形成微裂縫。例如，一陣風會把沙子推到窗戶上，由于鋒利的沙粒沖擊窗戶，表明會產生微觀的裂縫。然后這些微裂縫在水滴和濕度的作用下會變得更大。

當水接觸到這些裂縫時，它就會滲透到微裂縫中，慢慢地溶解硅氧鍵。這種化學攻擊破壞了玻璃網絡，使玻璃結構的機械強度和光學性能逐漸退化。這種裂紋增長過程被稱為應力腐蝕或亞臨界裂紋擴展（SCG）。SCG造成的機械性能下還降引起了人們對摩天大樓和高層建筑的安全關注。

最近，科學家們對SCG對兩種廣泛使用的堿石灰玻璃（退火玻璃和鋼化玻璃）的影響產生了興趣。然而，大多數的研究都集中在確定裂紋的增長率上，人們對于水對裂紋傳播的影響卻知之甚少。

為了解決這一研究空白，由釜山國立大學（PNU）的研究小組探討了水與退火玻璃和鋼化玻璃的表面微裂紋產生有關的機制。樸教授解釋說：“玻璃具有重要的商業意義，它被用于顯示器、保護罩、車輛窗戶等，因此了解水滴如何在不同類型的玻璃中擴大裂縫非常重要。”

為了模擬表面微裂縫，研究人員使用維氏壓頭在玻璃表面制造了人工缺陷。然后將樣品暴露在大氣濕度和水中，以分析裂紋的生長。研究小組發現，鋼化玻璃中裂紋增長的最大長度比退火玻璃低得多。隨后的24小時水浸樣本顯示，退火玻璃形成了徑向裂紋，而鋼化玻璃形成了橫向裂紋。

研究員總結道，這項研究為玻璃裂縫的起源提供了新的見解，這對玻璃設計師、工程師和建筑師來說都大有所用。

該研究論文題為"Vickers crack extension and residual fracture strength of annealed and thermally tempered glass in water"，已發表在Journal of the European Ceramic Society期刊上。

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論文原文：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0955221921008876?via%3Dihub

標簽： 韓國釜山大學 玻璃