人們開發(fā)利用玻璃已經(jīng)有幾千年的歷史。玻璃可能是迄今為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的新石器時期。玻璃最早用于裝飾物品是在公元前3000年的埃及和近東地區(qū)。后來人們發(fā)明模壓成型制作成玻璃器皿。現(xiàn)在,玻璃因其光學透過性能好,制造成本低,工藝控制簡單及易加工型等,被廣泛應用于農(nóng)業(yè),交通,電子,航空及航天等領域。但是由于玻璃的本質脆性及低強度限制了其進一步發(fā)展。
強度是指材料抵抗破壞或失效的能力。從力學角度分析,強度是指材料在一定載荷作用下發(fā)生破壞時的最大應力值。對于脆性材料,斷裂強度最能反映它的力學性能。斷裂必須克服固體的內(nèi)聚力,原子鍵必須斷開,材料的理論強度恰恰是原子鍵能的一種反映。根據(jù)化學鍵的結合強度計算,玻璃的理論強度為E/10的數(shù)量級。那么照此推算玻璃的強度應該約為7000 MPa。但在現(xiàn)實應用中,玻璃的實際強度只有80~100MPa,比理論強度低2-3個數(shù)量級。實際強度和理論強度的巨大差距是由于玻璃中存在微裂紋所導致的。影響玻璃實際強度的因素很多:如存放環(huán)境(如溫度、濕度、氣氛、存放的時間等)、表面機械加工、樣品尺寸、加載速度、機械劃傷以及內(nèi)部不均勻性(氣泡、結石)等,其中表面微裂紋的存在對玻璃實際強度影響最大。由于很多應用都需要高強度的玻璃,因此提高玻璃的強度是解決問題的關鍵。為了提高玻璃的力學性能,研究人員探討了許多不同的方法。
其中表面處理,如物理鋼化,化學鋼化,酸處理及涂層等,是最常見的幾種方法。