什么是玻璃表面应力？一分钟看懂核心原理与应用

日常生活中，玻璃几乎无处不在：手机屏幕、汽车挡风玻璃、建筑幕墙、家用餐具……但你有没有想过，为何有些玻璃抗摔耐磨，有些却一摔就碎?背后一个重要的物理现象就是——玻璃表面应力。

一、玻璃为什么会有“表面应力”？

玻璃表面应力，简单来说，是一种存在于玻璃表层的残余应力，主要来自制造或处理过程中玻璃内部原子结构的变化。常见的处理方式有物理钢化和化学钢化。

以物理钢化为例：

玻璃加热到软化温度后迅速用冷风冷却，表面比内部冷得更快，因此表层收缩更早，内部却仍保持膨胀趋势。这就导致表层形成“压应力”，内部则形成“张应力”。

结果就是——玻璃表面像被“压紧”了一样，变得更难被划伤或裂开。

二、压应力和张应力有何作用？

压应力：这是玻璃表面的保护层，就像是给玻璃穿了一层“隐形盔甲”，能抵挡日常磕碰、划痕，延缓裂纹扩展。

张应力：存在于玻璃内部，虽然“看不见”，但在玻璃受力过大或边缘受损时，会导致玻璃瞬间破裂，变成小颗粒状的碎片(这其实也是一种安全设计)。

所以，表面压应力越高，玻璃越坚固;但也必须控制好平衡，否则内部张应力过强，会埋下“自爆”的隐患。

三、玻璃表面应力怎么测量？

常用的测量方法有：

偏振光法：利用光在不同应力状态下的偏折差异进行检测;

表面应力仪：专门用于测量钢化玻璃表面的压应力值，常用于质检环节。

这些方法可以帮助确认玻璃是否达到安全标准，是否真正“钢化”，避免以次充好。

四、玻璃表面应力的实际应用

了解表面应力的意义，不只是科研范畴，它与我们的日常安全息息相关：

手机屏幕：强化玻璃的表面应力高，抗摔抗划，能延长使用寿命。

汽车玻璃：前挡风玻璃通常是夹层玻璃，侧窗则是钢化玻璃，靠的就是表面应力提升抗冲击性。

建筑幕墙：高层建筑使用的钢化玻璃若无合格表面应力，会带来重大安全隐患。

家用玻璃器皿：比如钢化玻璃锅盖、玻璃杯，也是通过控制表面应力提高耐热和抗爆裂性能。

五、总结一句话

玻璃表面应力，就是玻璃坚固与否、安全与否的关键幕后力量。

它通过在玻璃表层施加压应力，提高抗冲击能力、延缓裂纹扩展，是现代玻璃科技不可或缺的一环。