提高玻璃强度的几种方法

人们开发利用玻璃已经有几千年的历史。玻璃可能是迄今为止最古老的人造材料之一。最早的玻璃可以追溯到公元前7000的新石器时期。玻璃最早用于装饰物品是在公元前3000年的埃及和近东地区。后来人们发明模压成型制作成玻璃器m。现在，玻璃因其光学透过性能好，制造成本低，工艺控制简单及易加工型等，被广泛应用于农业，交通，电子，航空及航天等领域。但是由于玻璃的本质脆性及低强度限制了其进一步发展。

强度是指材料抵抗破坏或失效的能力。从力学角度分析，强度是指材料在一定载荷作用下发生破坏时的最大应力值。对于脆性材料，断裂强度最能反映它的力学性能。断裂必须克服固体的内聚力，原子键必须断开，材料的理论强度恰恰是原子键能的一种反映。根据化学键的结合强度计算，玻璃的理论强度为E/10的数量级。那么照此推算玻璃的强度应该约为7000 MPa，但在现实应用中，玻璃的实际强度只有80-100 MPa，比理论强度低2~3个数量级。实际强度和理论强度的巨大差距是由于玻璃中存在微裂纹所导致的。影响玻璃实际强度的因素很多：如存放环境（如温度、湿度、气氛、存放的时间等）、表面机械加工、样品尺寸、加载速度、机械划伤以及内部不均匀性（气泡、结石）等，其中表面微裂纹的存在对玻璃实际强度影响最大。由于很多应用都需要高强度的玻璃，因此提高玻璃的强度是解决问题的关键。为了提高玻璃的力学性能，研究人员探讨了许多不同的方法。其中表面处理，如物理钢化，化学钢化，酸处理及涂层等，是最常见的几种方法。