堅韌玻璃的秘密：離子交換

如何在智能手機，電梯墻壁，公共亭等設備上使用的當今高科技玻璃如此堅固，以承受日常生活的所有掉落，刮擦和飛濺？

答案的部分原因在于離子交換過程-對玻璃表面進行科學處理以顯著提高其韌性。

運作方式如下。

將玻璃零件浸入熔融鹽溶液中。溶液中的鉀離子（帶電粒子）遷移到玻璃表面，取代了原來玻璃中較小的鈉離子。當玻璃冷卻時，較大的鉀離子將玻璃壓縮在一起，形成一個壓應力層，形成堅硬的表面。

想象另一個說明這個概念的場景很有用。一個三角形的臺球架可將15個撞球緊密地保持在一起，但仍有足夠的滾動空間。將這些球替換為稍大的網球，架子將被捆得太緊而不能滾動。

對于化學強化玻璃而言，正是其表面韌性使其成為觸摸屏，電器和其他大量使用場合的理想選擇。即使在輕微的劃痕或刮擦之后，玻璃仍能保持其更高的強度，從而保護其免受更多的裂紋和瑕疵的侵害。

一些先進的玻璃具有特殊的成分，有助于減輕這種可能性，但是離子交換過程產生的超韌表面卻是抵御日常危害的第一道防線。

玻璃科學家一直在不斷對玻璃進行壓力測試，并改善其成分和化學強化工藝（例如離子交換）。他們對玻璃表面物理學的深刻理解-包括擴散，壓縮，拉伸和阻力-將來可能會產生更加堅韌的玻璃。