釜山国立大学探讨水促进玻璃裂纹扩展的机制 以保护车窗免受外部环境影响

受外界环境因素的影响（如风、雨、湿度等），玻璃窗的表面经常会出现微裂纹。例如，一阵大风将沙子吹到窗户上，由于沙粒锋利的边缘，造成微小的表面裂纹。当水滴和湿度增加时，这些微裂纹就会变大。

（图片来源：釜山国立大学）

水接触到这些表面缺陷，会穿透微裂纹并缓慢地溶解硅氧键。这种化学侵蚀过程破坏了玻璃网络，并逐渐降低玻璃结构的机械强度和光学性能。这种受环境强化的裂纹扩展过程，被称为应力腐蚀或亚临界裂纹扩展(SCG)。

最近，研究人员开始关注SCG对两种广泛应用的的钠钙玻璃的影响，包括退火玻璃和钢化玻璃。然而，大多数的研究都集中在确定裂纹扩展速率上，关于水对裂纹扩展的影响知之甚少。此外，许多研究仅探讨退火玻璃的微裂纹扩展动力学，而不是钢化玻璃。

据外媒报道，为了弥补这一研究空白，釜山国立大学（PNU）的研究团队探讨了与水促进退火玻璃和钢化玻璃表面微缺陷周围开裂行为相关的机制。研究负责人Sanghu Park教授表示：“热钢化玻璃具有很大的商业价值，可用于显示器、防护罩、车辆窗户等。水滴对钢化玻璃裂纹扩展的影响，与其对退火玻璃的影响不同。因此，了解水滴如何加剧不同类型玻璃的开裂行为，具有重要意义。”

为了模拟表面微裂纹，研究人员利用维氏压痕仪（一种用于测试材料硬度的仪器），在玻璃表面人为制造缺陷。然后，将样品暴露于大气湿度和水中，以分析裂纹扩展程度。该团队发现，钢化玻璃中的裂纹扩展的最大长度，要远低于退火玻璃。随后进行24小时浸水试验，结果显示退火玻璃中形成了径向裂纹，而钢化玻璃中为横向裂纹。

这项对比研究为玻璃裂纹的形成源头提供了新见解，对玻璃设计师、工程师和建筑师都很有用。Park教授表示：“随着全球变暖，台风和风暴发生的频率增加，需要找到从外部保护玻璃窗的新方法。研究人员试图了解水和表面裂纹之间的相互作用，以帮助解决与玻璃窗和结构相关的安全问题。”