The new science of strong materials

Рис
. 19.
Трещины вблизи царапины на поверхности стекла
(
ґ
7000).

---

VIVOS VOCO: 
Дж
. 
Гордон
, «
Почему
мы
не
проваливаемся
сквозь
пол
» - 
Часть
1
http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/TECHNICS/GORDON.1/PART01.HTM
Достаточно самого легкого прикосновения к стеклу чтобы создать на его поверхности совершенно законченные
образцовые трещины
.
Лишь в очень редких случаях стекло оберегается от подобных прикосновений с самого момента
его изготовления из расплавленной стекломассы
.
Отнюдь не исключено
,
что это простое объяснение давало исчерпывающий ответ на вопрос о происхождении трещин
для большей части обычных стекол
*.
Высокую прочность тонких волокон можно отчасти объяснить тем
,
что они очень
легко гнутся и их проще изогнуть
,
чем поцарапать
.
Однако наблюдается ряд случаев
,
когда прочность стекла меняется
,
хотя его поверхность сохраняется совершенно неповрежденной
.
Одна из причин этого была изучена Маршем
.
*
Энергетический критерий Гриффитса
,
который управляет распространением трещин
,
рассматривается в
главе
4
.
Хотя внутренние дефекты
там
,
где они существуют
,
в принципе не отличаются от поверхностных
,
они обычно бывают короче и
,
следовательно
,
как мы в этом убедимся
дальше
,
для их роста требуется больше энергии
.
Когда жидкости затвердевают
,
они чаще всего кристаллизуются
.
Обычно кристаллы бывают плотнее исходной жидкости
(
хотя известны исключения из этого правила
,
например вода
).
В кристаллах атомы располагаются более упорядоченно и
теснее друг к другу
,
чем в жидкости
.
Стекла же в процессе затвердевания бывают столь вязкими
,
что их молекулы не
успевают рассортироваться так
,
чтобы образовать кристаллы
.
Поэтому стекло
-
это переохлажденная и застывшая
жидкость
,
а не кристаллическое твердое тело
.
Однако и в стекле существует тенденция к кристаллизации
,
и некоторые стекла со временем превращаются в
кристаллические тела
.
Это явление называют расстекловыванием
.
Поскольку стекла при расстекловывании дают усадку
,
этот процесс часто сопровождается разупрочнением
,
отчего стекла рассыпаются на кусочки
.
Обычно античные стекла
доходили до нас в расстеклованном состоянии
,
ведь их
,
как правило
,
плохо варили
.
К тому же с тех пор прошло более
чем достаточно времени и они вполне успели закристаллизоваться
.
Правда
,
став непрочными
,
они не стали менее
прекрасными
.
Как показал Марш
,
в некоторых стеклах
,
даже самых свежих
,
расстекловывание происходит с самого
начала
.
Ему удалось сфотографировать на электронном микроскопе крошечные кристаллики и показать
,
что усадка в
ходе их образования достаточна
,
чтобы зародилась трещина
,
бегущая затем по всему куску стекла
(
рис
. 21).
Надо
подчеркнуть
,
что стекло в тонких волокнах от обычного стекла ничем особенно не отличается
.
Если поверхность
толстого стекла сделать гладкой и постараться сохранить ее в таком виде
,
то по прочности это стекло не уступит тонкому
волокну
.
Однако добиться этого на практике обычно очень трудно
.