汽车挡风玻璃为什么比普通玻璃更安全？( 二 ) _小知识

为什么夹层玻璃在受到外力撞击时还能大致保持原有形状，而不会破裂成碎片呢？我们在生活中都有这样的体验：让一个玻璃杯和一个塑料杯在相同的高度落下，玻璃杯粉身碎骨，而塑料杯却完好无损。这个简单的例子反映出玻璃和高分子材料的力学性能有着显著差别：玻璃虽然坚硬，但是缺乏韧性，受到一定力度的瞬间撞击时很容易破碎；相反，高分子材料往往有着相当好的韧性，在受到外力冲击时能够通过改变自身形状来化解能量而不会破碎。因此，通过夹层的方法将玻璃和高分子材料结合起来，就能够很好地改善玻璃的力学性能。我们稍微留意一下就会发现，崩裂的挡风玻璃只是在直接遭受撞击的一面出现裂缝，另一面的玻璃通常还是完好的。这是因为夹在两块玻璃中间的聚乙烯醇缩丁醛很好地化解了能量，使另一面玻璃并没有受到很大的冲击。与此同时，聚乙烯醇缩丁醛像胶水一样将两块玻璃牢牢粘在一起，哪怕其中一面玻璃破碎了，碎片也很难摆脱胶水的束缚飞溅开来。这就是夹层玻璃在受到冲撞时总是能大致保持形状完整的原因。

说来有趣，夹层玻璃这项伟大的发明竟然诞生于一次实验事故。 1903年的一天，法国化学家爱德华·班尼迪克特斯（Edouard Benetictus）在自己的实验室工作时，失手将一个玻璃烧杯从高处跌落。他惊奇地发现，地上并没有出现无数的玻璃碎片，烧杯依然保持着大致完整的形状，只不过杯身上多出许多裂缝而已。
对此现象感到困惑的班尼迪克特斯叫来自己的助手询问，助手告诉他，这个烧杯中本来盛放的是一种高分子材料——硝化纤维的溶液，时间一久，溶剂挥发，在烧杯的内壁和底部留下了薄薄一层硝化纤维。由于这一薄层硝化纤维是透明的，助手一时疏忽，误以为烧杯已经洗干净，就放回架子上去了。班尼迪克特斯很快意识到，正是这一薄层硝化纤维发挥了作用，防止了玻璃碎片飞溅开来。
更巧的是，这次意外发生后不久，班尼迪克特斯在报纸上读到一篇文章。文章提到当时巴黎很多汽车事故中，破碎飞溅的挡风玻璃碎片会导致司机受到严重伤害。班尼迪克特斯立刻想到了那个涂了一层硝化纤维的烧杯，他意识到自己偶然之中的发现或许可以解决这个汽车安全的大问题。他回到实验室，在玻璃表面涂上各种高分子材料，然后将玻璃摔碎，观察碎片是否会飞溅。不久，第一块夹层玻璃就诞生了。起初，各大汽车制造商对他的发明并不是很感兴趣，但他们很快意识到夹层玻璃对于汽车安全的重要性。 1919年，美国著名企业家、福特公司创始人亨利·福特率先在福特汽车上安装夹层玻璃，很快，夹层玻璃就成了汽车挡风玻璃的标准配置。 [2,3]
虽然班尼迪克特斯最初使用的高分子材料是硝化纤维，但很快聚乙烯醇缩丁醛就从众多的高分子材料中脱颖而出，成为生产夹层玻璃的首选材料。夹层玻璃的原理虽然并不复杂，对用于中间层的高分子材料却有着不低的要求：首先，这种材料必须有优异的机械性能，能够在遇到外力冲击时尽可能地化解能量，还必须能很牢固地将两层玻璃粘合住。其次，这种材料必须足够透明；这也是很关键的一条标准，毕竟谁也不希望在提高汽车挡风玻璃安全性能的同时让玻璃变得模糊。这两条重要的标准，再加上生产成本、加工工艺等方面的考虑，使得聚乙烯醇缩丁醛成为用于生产夹层玻璃的最主要的材料。

汽车挡风玻璃为什么比普通玻璃更安全？( 二 )

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