Представьте себе: вы сидите в офисе с большими панорамными окнами, и вдруг, без видимой причины, одно из стекол трескается и рассыпается. Звучит как сценарий фильма ужасов, не так ли? Однако такое действительно случается, и ученые знают почему.
Виновник – крошечный “камешек” внутри стекла
Главный виновник этого явления – микроскопическое включение вещества под названием сульфид никеля (NiS). Эти включения попадают в стекло случайно во время его производства. Они настолько малы, что их невозможно заметить невооруженным глазом.
На фото разрывы NiS в термоупрочненном стекле. Все термоупрочненные стекла были переработаны в ламинированное безопасное стекло. Источники разрушения
были исследованы с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ), оснащенного энергодисперсионным спектрометром (ЭДС).
Почему это происходит?
Когда стекло нагревают для закалки (это делает его прочнее), эти “камешки” NiS переходят в нестабильное состояние. Со временем они медленно расширяются, создавая напряжение внутри стекла. Если “камешек” достаточно большой, его расширение может привести к разрушению стекла.
Время – ключевой фактор
Интересно, что этот процесс может занять годы. Большинство таких разрушений происходит через 6-8 лет после установки стекла. Но были случаи, когда стекло “взрывалось” и через 20 лет!
Насколько это опасно?
К счастью, такие случаи довольно редки. По оценкам экспертов, вероятность такого разрушения составляет примерно 1 случай на 1100 тонн термоупрочненного стекла. Для сравнения, это как если бы один человек из миллиона выиграл в лотерею.
Можно ли это предотвратить?
Производители стекла разработали специальные тесты для выявления опасных включений. Например, “тест на термошок”, когда стекло нагревают, чтобы спровоцировать разрушение потенциально опасных образцов еще на заводе. Этот процесс называется термической обработкой и проводится в соответствии с международными стандартами, такими как EN 14179-1.
Давайте разберем механизм разрушения
Механизм отсроченного разрушения стекла связан с медленным процессом фазового перехода включений сульфида никеля (NiS). Давайте разберем это подробнее:
- Фазовый переход:
- При высокой температуре закалки стекла (около 620°C) включения NiS находятся в α-фазе.
- При быстром охлаждении они “замораживаются” в этой нестабильной при комнатной температуре форме.
- Со временем происходит медленный переход из α-фазы в β-фазу, стабильную при низких температурах.
- Увеличение объема:
- При переходе из α в β-фазу объем включения NiS увеличивается примерно на 2.55%.
- Это увеличение создает внутреннее напряжение в стекле вокруг включения.
- Факторы, влияющие на скорость процесса:
- Температура окружающей среды: чем выше средняя температура, тем быстрее идет процесс.
- Размер включения: более крупные включения создают большее напряжение.
- Положение включения в стекле: включения в зоне растягивающих напряжений более опасны.
- Постепенное накопление напряжений:
- Фазовый переход и рост напряжений происходят очень медленно.
- Требуется время, чтобы напряжение достигло критического уровня для разрушения стекла.
- Вариативность времени разрушения:
- Из-за различий в размерах включений, их расположении и условиях эксплуатации, время до разрушения может сильно варьироваться.
- Большинство разрушений происходит в течение 6-8 лет, но возможны случаи и через 20 лет.
Что делать, если вы столкнулись с таким явлением?
Если вы заметили, что стекло в вашем доме или офисе неожиданно треснуло без видимой причины, лучше обратиться к специалистам. Возможно, это признак того, что другие стекла тоже могут быть подвержены риску. Специалисты проведут детальное исследование и оценят состояние стекла, чтобы предотвратить возможные разрушения в будущем.
Заключение
Спонтанное разрушение стекла – это редкое, но реальное явление, вызванное микроскопическими включениями сульфида никеля. Производители стекла прилагают усилия для предотвращения таких случаев, используя специальные тесты и методы термической обработки. Если вы столкнулись с таким явлением, немедленно обратитесь к специалистам для оценки и предотвращения возможных рисков.
