「本文來源：北京科學中心」

稽核專家：甘強

北京理工大學講師，應用化學博士

夏天的傍晚，正是約小夥伴們一起吃燒烤喝冷飲的好時候。歡暢淋漓間，盛著小龍蝦、烤肉串的鋼化玻璃餐桌在眾目睽睽之下，突然哐的一聲裂成碎渣，撒滿一地。奇哉怪也，這是怎麼一回事呢？

鋼化玻璃，又稱強化玻璃，是一種預應力玻璃。在普通的玻璃表面採用物理或化學方法，形成一層壓應力層，提高玻璃的硬度和強度，使玻璃能夠抵抗較大的衝擊和載荷。雖然鋼化玻璃很硬，但隨著使用時間的變長，玻璃應力層中的應力在外部載荷或溫度衝擊作用下會逐漸在某些缺陷處聚集並由壓應力轉變為拉應力。聚集的拉應力超過某一閾值，缺陷處的裂紋瞬間擴充套件延伸至整個玻璃，造成玻璃突然間地碎裂。

功能性玻璃的特點及作用

鋼化玻璃是玻璃的一種，除鋼化玻璃外，日常生活中我們還能看到防眩玻璃、防火玻璃、節能玻璃和光伏玻璃等功能性玻璃。這些玻璃各有什麼特點和作用呢？

防眩玻璃主要指的是AG玻璃，英文縮寫為anti-glare glass。防眩玻璃又稱為減反射玻璃，它採用特殊工藝對玻璃表面進行處理，形成半透明毛面，使玻璃的鏡面反射轉變為漫反射，減弱炫光反射效果。防眩玻璃廣泛應用於LED大螢幕、液晶顯示屏、觸控式螢幕、工業儀表、導航儀、平面廣告保護屏、畫框、商業櫥窗、博物館、美術館、藝術館、畫廊、展覽展示中心、玻璃幕牆等，防眩玻璃的應用，使儀表螢幕、畫報顯示的觀察角度變寬，觀察者無論從前面還是斜側面都能清晰地看到螢幕或畫報所呈現的內容。

防火玻璃是一種安全玻璃。一旦發生火災溫度升高時，防火玻璃的一面受火，但另一面可在一定時間內保持玻璃整體的完整性和隔熱性。防火玻璃被廣泛地應用在建築領域，如耐火窗戶、建築用玻璃幕牆、擋風擋煙垂壁玻璃、採光屋頂和防火玻璃地板等。常見的防火玻璃是複合防火玻璃，其主要由兩片或多片平板玻璃及透明防火膠組成，透明防火膠夾於平板中間形成複合結構，其工作原理是遇火時迎火面玻璃首先破裂，防火膠在高溫下快速發泡形成隔熱層，從而起到防火隔熱的作用。

節能玻璃主要是指冬季阻止熱量向外擴散和夏季阻擋熱量輻射進入室內的玻璃，外部環境寒冷時減少室內逸出熱量，炎熱時減少熱量進入室內。常見的節能玻璃包括：Low-E鍍膜玻璃（低熱輻射玻璃）和吸熱玻璃等。Low-E鍍膜玻璃透過在表面塗鍍一層幾個奈米厚的特殊薄膜，降低玻璃的傳熱係數，達到阻熱效果，常用於嚴寒寒冷地區。吸熱玻璃一般是透過玻璃表面塗鍍的吸熱膜來吸收熱量再以對流、輻射兩種形式向室內外散熱，降低直接透過玻璃的熱量，達到隔熱的目的。還有一種節能玻璃透過在原料中加入新增劑來達到保溫隔熱的效果。

光伏玻璃主要是指太陽能電池的中的保護光電器件的光伏玻璃蓋板，主要起到保護脆弱的光電矽電池不受外界載荷等因素的破壞。光伏玻璃蓋板一般都要經過壓應力表面處理，玻璃的硬度和強度增大， 使其在大風天氣及溫差變化較大的工況下仍然可以正常工作。此外，太陽能光伏玻璃相對於普通玻璃而言，一般需具有更高的透過率，使其能夠直接應用於太陽能光伏發電和太陽能發電儲能系統。

防眩玻璃、防火玻璃、節能玻璃和光伏玻璃功能迥異，但它們有一個共同點，就是這些功能性玻璃都是在普通玻璃的基礎上加工製造而來，那麼普通玻璃又是怎麼來的呢？

玻璃的製造歷史

玻璃的製造有著悠久的歷史，5000年前，人們就利用天然玻璃黑曜岩製成工具和器皿。公元前30世紀，亞洲西部新月沃地的人們發現在燒製陶瓷時往往會生成熠熠生輝、晶瑩光滑副產物——玻璃。隨著社會生產技術的發展，人們利用隨處可見的沙子，並加入從天然鹽鹼湖曬取得到的碳酸鈉和由石灰岩煅燒出的氧化鈣，高溫反應就可得到主要成分為二氧化矽的玻璃。

受限於早期社會的低技術水平，當時製造的玻璃雜質較多且不透明。直到公元后，人們才開始用純度更高的石英砂製造透明玻璃，並在玻璃熔融態時通入空氣吹出大型的玻璃容器。

公元500年到1500年期間，製造玻璃的工藝不斷迭代更新。人們使用草木灰中的碳酸鉀來取代天然鹼中的碳酸鈉，因為碳酸鉀的製造成本遠遠低於天然鹼中的碳酸鈉，所以玻璃的產量得到快速提高。

當時，人們利用澆築壓延、平拉工藝製造連續的平板玻璃。壓延法是將熔化玻璃液澆築到壓延臺後經壓延輥（包裹著石棉的圓柱形機件）輥壓成型、退火後製成平板玻璃。平拉法是將熔融玻璃垂直引上後，經過轉向輥後使玻璃帶轉為水平方向，在外力作用下拉伸為平板玻璃。

1674年，英國企業家喬治·雅田發現在玻璃生產過程中加入一氧化鉛，可以使玻璃熔點降低，600℃時就進入熔融態。此外，還能使玻璃的熔融態持續時間變長，方便對熔融態玻璃進行各種處理。

時至今日，製備玻璃的工藝日趨成熟，各種各樣的玻璃製品出現在我們的生活裡，大至商店櫥窗裡的彩色玻璃，小至我們天天使用的手機螢幕，可以說玻璃讓我們的生活變得更多彩、更便捷。

說到手機螢幕，就不得不提作為螢幕支撐基板的玻璃，除了要滿足優良的透光性要求外，玻璃基板還必須具有較高的硬度以提供支撐承載作用。

玻璃的透明和硬度從何而來呢？

其中的奧秘就藏在玻璃的製備過程中。玻璃原料主要是隨處可見的沙子，沙子的成分是二氧化矽晶體，其中矽（Si）原子與氧（O）原子以共價鍵的形式形成正四面體結構且長程有序，使得沙子的強度極高。將沙子高溫熔化，打斷矽原子與氧原子之間的共價鍵，破壞了長程有序結構，然後重新冷卻，矽原子與氧原子再次形成共價鍵，但不形成規則有序結構，此時的玻璃以非晶體形式存在，可以讓可見光穿過內部而不發生散射，使玻璃透明。同時玻璃內部的矽氧原子形成的網狀空間結構使玻璃表現出高硬度。

玻璃，作為現代社會的標誌物之一，在現代城市化過程中發揮著重要作用，為現代化工作生活的高效和穩定默默貢獻著自己的力量。

城市，讓生活更美好。玻璃，讓發展更穩固。