Giải ngố: Kính cường lực là thứ ma thuật gì, tại sao chúng lại cứng đến thế?

Kính cường lực, đúng như tên gọi của nó, là một loại kính chịu lực an toàn được xử lý bằng nhiệt độ hoặc hóa chất, nhằm tăng cường khả năng chống chịu của nó so với các loại kính thông thường. Việc tôi kính(nung nóng và làm lạnh đột ngột) khiến cho bề mặt kính được ép chặt và lớp kính ở giữa căng ra, nhờ đó mà mỗi khi kính cường lực vỡ, nó sẽ vỡ tung ra thành từng miếng tròn nhỏ chứ không thành từng mảnh to, qua đó an toàn hơn hẳn.

Vì bản chất an toàn và sức chống chịu dẻo dai, kính cường lực được sử dụng trong rất nhiều lính vực khác nhau: sản xuất kính ô tô, cửa kính cho phòng tắm, trang trí nội thất trong nhà, làm màn hình điện thoại, làm kính chống đạn, …

Để kính có thể được liệt vào hàng “cường lực”, bề mặt kính phải chịu được áp lực ít nhất là 69 megapascal – khoảng 10.000 psi, tương đương với áp lực tại điểm >6.500 mét dưới đáy đại dương (con người sẽ bị nghiền nát nếu không có đồ bảo hộ dưới sức ép này). Để kính có thể đạt mốc “an toàn” – vỡ ra thành từng miếng nhỏ, kính phải chịu được áp lực hơn 100 megapascal – 15.000 psi, tương đương với áp lực tại Rãnh Mariana với độ sâu 11 km dưới mực nước biển.

Tất cả mọi việc cắt kính, mài kính đều phải được thực hiện trước công đoạn tôi. Nếu không, kính sẽ vỡ.

Kính cường lực được sử dụng khi người ta cần đến các tính chất như sức bền, chống chịu được nhiệt hay tính an toàn của sản phẩm. Ví dụ như với xe ô tô, thì nó cần tới cả ba tính chất trên:

Vì xe thường xuyên được để ngoài trời, nên chúng phải chống chịu được nhiệt độ: cả nóng, lạnh và việc thay đổi nhiệt độ nhanh và đột ngột.

Chúng cần phải bền, để có thể chịu được việc va chạm giữa các xe khác, hoặc va chạm với những mảnh vỡ bay trong không khí xảy ra sau bất kì tai nạn hay trong gió lốc thiên tai.

Cửa kính của xe khi vỡ ra phải không tạo ra những mảnh thủy tinh sắc nhọn có thể gây nguy hiểm tới tính mạng của lái xe cũng như hành khác. Trong một chiếc xe, cửa kính bên sẽ được sử dụng loại kính tôi cường lực, vỡ vụn ra thành những mảnh nhỏ và không sắc khi xảy ra va chạm. Cửa kính trước sử dụng kính dán cường lực, khi vỡ chúng sẽ không vỡ hẳn ra, mà các mảnh vỡ vẫn dính với nhau.

Kính cường lực bằng phương pháp tôi bên trái, và kính dán cường lực bên phải.

Ngoài ra, kính cường lực còn được sử dụng trong xây dựng, đặt tại những nơi như cầu thang, sát hành lang – về cơ bản là tất cả những chỗ mà từ đó dễ trượt chân “bay” xuống tầng dưới; làm dụng cụ gia dụng hay đồ làm bếp; và cả mặt kính của điện thoại nữa. Bạn còn nhớ kính cường lực Gorrila chứ?

Kính cường lực có thể được sản xuất bằng cách đưa kính tôi qua quá trình tôi nhiệt. Kính được đặt trên một băng chuyền, đưa qua một lò làm nóng khoảng từ 564 độ C tới 620 độ C. Sau đó, kính được làm lạnh ngay lập tức bằng hệ thống thổi khí. Lúc ấy, bề mặt kính mới nguội cứng lại, còn phần kính bên trong vẫn nóng và để nguội tự nhiên.

Máy cường lực kính.

Còn một cách sản xuất kính cường lực khác, đó là thông qua quá trình xử lý bằng hóa chất. Họ làm vậy bằng cách bắt lớp kính bề mặt dày ít nhất là 0,1 mm phải trao đổi ion nguyên tố natri trên bề mặt kính với ion của nguyên tố kali (vì ion được thay vào của kali lớn hơn 30%). Kính sẽ được nhúm vào một bể kali nitrat lớn để quá trình trao đổi ion diễn ra, bởi sự linh hoạt của dung dịch, quá trình cường lực kính này có thể được sử dụng với những vật thể có hình dáng phức tạp.

Bản thân cụm từ “kính cường lực” thường được dùng để chỉ loại kính được tôi hoàn toàn nhưng cũng có khi, chúng cũng được dùng để chỉ kính cường lực bằng nhiệt. Tuy nhiên, cả hai đều là những quá trình cường hóa sử dụng nhiệt.

Có hai loại cường lực bằng nhiệt khác nhau: đó là dùng nhiệt, và được tôi hoàn toàn. Kính được xử lý bằng phương pháp đầu tiên khiến cho kính khỏe hơn gấp 2 lần phương pháp tôi, bên cạnh đó có thể chịu được nhiệt của lò vi sóng.

Nghe thì có vẻ cứng cáp lắm, quá trình chế tạo công phu lắm, nhưng mà kính cường lực vẫn cứ có thể vỡ như thường. Làm thế nào vậy? Các bạn hãy chờ phần hai của bài viết, nói về lý do và cách một tấm kính cường lực tưởng như mạnh mẽ có thể vỡ vụn ra như thế nào.