Vì sao thuỷ tinh "thép" đột nhiên bị vỡ?

Có loại cốc thủy tinh khi rơi xuống nền đất cứng chỉ nghe tiếng “coong, coong” mà không hề vỡ. Nhìn kỹ chiếc cốc, ta thấy nó không có vết nứt nào và vẫn còn nguyên vẹn.

Loại cốc này không làm bằng thủy tinh thường mà bằng thủy tinh “thép”. Các tấm kính trên buồng lái xe cũng được chế tạo từ thủy tinh “thép”. Thủy tinh “thép” không phải hoàn toàn không vỡ, chỉ là bền chắc hơn thủy tinh thường rất nhiều. Một tấm thủy tinh thép dày 6 - 7 mm đặt trên mặt đất phẳng, nếu một quả cầu thép nặng 1 kg rơi từ độ cao 1 m xuống cũng không làm tấm thủy tinh ấy vỡ.

Một khi thủy tinh thép bị vỡ, nó sẽ vỡ thành các hạt tròn như hạt đậu, hạt lựu, chứ không tạo thành những mảnh có cạnh sắc như thủy tinh thường, giống như tự “phân thân” vậy.

Tính chất của thủy tinh thép rất đáng chú ý. Vậy thủy tinh thép được chế tạo như thế nào?

Thực ra, thủy tinh thép chính là “hóa thân” của thủy tinh thường. Trước tiên, người ta cắt thủy tinh thường thành các mảnh to nhỏ khác nhau, sau đó mài nhẵn dần các đường biên, đưa vào lò điện và gia nhiệt đến mức thủy tinh mềm ra. Cuối cùng, tấm thủy tinh nóng được đưa vào thiết bị thổi gió để hai mặt được thổi gió thật đều, làm cho thủy tinh lạnh nhanh và trở thành thủy tinh thép.

Một vật đang rất nóng mà đột nhiên bị làm lạnh được gọi là sự “tôi”. Thủy tinh thép chính là thủy tinh được tôi, nguyên nhân tạo ra độ bền của nó nằm ở đó. Nếu quá trình tôi tốt, thủy tinh co lại rất đều trong khi làm lạnh, mật độ rất lớn nên không dễ vỡ. Nhưng nếu tôi không tốt, làm lạnh không đều, sẽ có chỗ xốp, chỗ đặc không đồng nhất, sinh ra ứng lực bên trong gọi là nội ứng lực. Với loại thủy tinh có nội ứng lực, khi nhiệt độ thay đổi đột ngột, hoặc chịu ngoại lực, hoặc chỉ bị chấn động nhẹ, nội ứng lực có thể mất cân bằng và khiến thủy tinh đột nhiên vỡ.

Đôi khi, một tấm thủy tinh thép chất lượng kém đặt trên bàn cũng có thể vỡ tan “một cách vô cớ”.

Khi thủy tinh thép bị vỡ, ban đầu nó vỡ thành những mảnh lớn, vài giờ sau tiếp tục vỡ thành các mảnh nhỏ hơn, rồi dần dần thành những hạt rất nhỏ. Hiện tượng kỳ lạ này chính là do nội ứng lực của thủy tinh gây ra.