玻璃看起來堅硬透明，卻又脆弱易碎。那么問題來了：我們日常使用的玻璃，比如手機屏幕、汽車玻璃、建筑幕墻等，為什么有的可以抗沖擊、防爆裂，而有的輕輕一碰就碎?其實，背后的關鍵因素之一就是——玻璃的表面應力值。

本文就帶大家通俗地聊聊：什么是玻璃的表面應力值?它是怎么影響玻璃強度的?又是通過什么方法來改變這個數值的?

一、玻璃真的“脆弱”嗎？

我們通常覺得玻璃容易碎，是因為普通退火玻璃(未經特殊處理)內部結構緊張，抗沖擊能力差。在這種情況下，玻璃即使受到輕微的外力或溫差變化，也容易產生裂紋，從而斷裂。

但事實上，玻璃本身的材質強度其實不低，它的“脆”，主要是因為容易出現微裂紋，而這些裂紋在應力作用下迅速擴展，導致破碎。

二、什么是表面應力值？

簡單理解，表面應力值就是玻璃表層所受到的一種“預先施加的力”。

科學一點說，它是通過特殊工藝讓玻璃表層處于“壓應力狀態”，而內部則處于“張應力狀態”。這種力的分布結構就像是在玻璃的表面拉緊了一層“保護膜”，一旦受到外力撞擊，表層的壓應力會阻止裂紋從表面擴散到內部，從而提高抗裂性能。

表面應力值通常以兆帕(MPa)為單位來衡量。值越高，表示表面的壓應力越強，對裂紋擴展的抑制作用就越明顯，玻璃的強度自然也就越高。

三、表面應力值是如何提高玻璃強度的？

這個原理并不復雜。想象一下，一個人站在彈簧床上，如果彈簧緊繃，他不容易陷進去;如果彈簧松松垮垮，那只要輕輕一跳就會掉下去。

同樣道理，玻璃表面有足夠的“壓縮力”(表面應力)，就可以像彈簧一樣頂住外部的撞擊。哪怕玻璃受到了劃傷或者輕微磕碰，只要裂紋沒有突破壓應力層，就不會繼續擴展到內部，也就不容易破碎。

更直白一點說，表面應力值就是“保護罩”的厚度和強度。有了它，玻璃就不再“脆弱”。

四、怎么給玻璃“加壓”？

要讓玻璃擁有更高的表面應力值，工業上主要通過以下兩種方法來實現：

物理鋼化

把玻璃加熱到700攝氏度以上，再迅速用冷風把表面冷卻下來。這種冷卻速度的差異，會讓表層迅速收縮而內部還在膨脹，從而形成“表面壓應力”和“內部張應力”的分布結構。物理鋼化是目前應用最廣泛的一種方式。

化學強化

通過離子交換(比如把玻璃浸入高溫的鉀鹽溶液中)，讓較小的鈉離子被更大的鉀離子替換，從而在表面產生壓應力。這種方式成本更高，但可以達到更高的強度，適用于超薄玻璃或對強度要求極高的應用場景。

五、表面應力值有沒有上限？

雖然表面應力越高，玻璃越強，但也并非無限制地越高越好。超過一定范圍后，玻璃的內外結構差異可能變得不穩定，反而可能引發內部應力集中，導致自爆等問題。

在工業檢測中，通常會用光彈法、表面應力儀等方式來測量玻璃的表面應力值，并設定合理的控制標準。一般來說，物理鋼化玻璃的表面應力值在90～150 MPa之間，化學強化玻璃可以達到300 MPa以上。

六、為什么你需要關心這個數值？

也許你不是玻璃行業從業者，但你每天都在使用各種玻璃產品，比如手機、窗戶、眼鏡、車窗等等。這些產品是否結實、是否容易碎、是否抗摔，其實都跟表面應力值有關。

比如，一塊沒有經過鋼化處理的普通玻璃，輕輕磕碰就碎，而一塊表面應力值達標的鋼化玻璃，即使用力敲擊，也可能只會留下劃痕。這就是兩者之間的根本差異。

總結

玻璃并不“脆弱”，只是需要科學的工藝來提升其“內力”。表面應力值，就是玻璃強度的“隱形鎧甲”。它決定了玻璃能否承受沖擊、能否防止裂紋擴散，也決定了我們日常生活中的玻璃用品是否安全、耐用。

理解了這一點，我們就能更理性地看待“玻璃強度”這個問題，也能夠在選購玻璃制品時更加有意識地關注其工藝和品質。