Wanneer je glas snijdt met een mes, maar niet direct breekt, wordt het glas sterker en is het moeilijker te breken. Hoe komt dit?

Rob, 23 jaar
19 november 2016

Nadat je met een glasmes een breuklijn hebt gemaakt in het glas, moet je deze redelijk snel breken. Als je het glas laat liggen, en na enkele minuten pas probeert te breken, is dit veel moeilijker. Komt dit doordat de breuklijn afkoelt?

Antwoord

Beste Rob,

Om te beginnen, glas is een amorf materiaal.

Wanneer er een kras gemaakt wordt op het oppervlak worden bindingen in de moleculaire structuur van het glas verbogen of verbroken. Fysisch gezien is er ter hoogte van de kras een hogere oppervlakte-energie dan waar er geen kras zit. De verbogen bindingen tussen atomen zullen zich na het maken van de kras spontaan een beetje verplaatsen, op zo'n manier dat de oppervlakte-energie terug zakt. Op plaatsen waar bindingen verbroken zijn is het oppervlak nog reactiever: daar zullen spontaan nieuwe bindingen ontstaan, waardoor de oppervlakte-energie ook daalt. Bij een brede kras zullen de nieuwe bindingen natuurlijk niet helemaal naar de andere kant gelegd worden, maar er ontstaan wel nieuwe bindingen met nabijgelegen atomen die door het krassen ook vrije bindingen hebben. Op die manier 'geneest' het glasoppervlak deels, waardoor het op de plaats van de kras na een korte tijd minder verzwakt is dan vlak na het maken van die kras.

  • Volgens het artikel "Crack healing in glass" van Wiederhorn & Townsend uit 1970 kan de sterkte van een bepaald type glas zich zo voor 20% herstellen na het aanbrengen van barstjes door een kras.
  • En volgens informatie in dit patent verloopt het herstelproces exponentieel dalend: de eerste seconden heel snel en dan steeds trager.

Enkele minuten wachten kan dus inderdaad veel verschil maken.

Het proces kan vertraagd worden door de kras met water of olie 'open te houden': de atomen aan het oppervlak die vrije bindingen hebben gaan dan namelijk eerder bindingen aan met het water of de olie in plaats van met nabijgelegen atomen van het glas zelf. Er zijn ook speciale glassnijders waarbij er olie vrijkomt tijdens het krassen.

Vriendelijke groeten,
Sylvia

Reacties op dit antwoord

  • 27/11/2016 - Rob(vraagsteller)

    Super, dankjewel! Rob

Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.

Beantwoord door

Prof. dr. Sylvia Wenmackers

Wetenschapsfilosofie, theoretische fysica en materiaalfysica.

Katholieke Universiteit Leuven
Oude Markt 13 3000 Leuven
http://www.kuleuven.ac.be/

Zoek andere vragen

© 2008-2017
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door het
Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen