你的汽车玻璃为什么“裂而不碎”？-搜狐汽车

　　大概很少有人去关注汽车的玻璃。大家普遍认为：汽车玻璃是汽车上最脆弱的部位，易碎、易裂，很多人还给自己的爱车投保了玻璃险，以减小玻璃破碎时自己的损失。其实，汽车玻璃也是有很多讲究的，比如它关系到隔音、隔热以及碰撞安全等，今天老侯就带大家一起来看看汽车玻璃的秘密。

　　什么是汽车安全玻璃

　　汽车玻璃全称是“汽车安全玻璃”，它不仅要司机保证良好的视野，还要替司机和乘客遮风挡雨，为车内乘员提供良好的驾乘环境，更是汽车被动安全设施之一。汽车玻璃要求具有良好的视线、足够的强度、意外事故时对乘员起到保护作用等功能，同时还要求具备耐磨性、耐热性、密封性和隔音性等性能。

　　现在汽车上常用的玻璃有夹层玻璃和钢化玻璃两种，两种玻璃的应用部位如下图。

　　汽车玻璃发展过程

　　在汽车发明后的二三十年间，汽车的数量很少并且以相当慢的速度运行，当时的汽车都没有安装挡风玻璃。为了防御恶劣的天气、昆虫以及其它路上飞溅的碎片，司机和乘客一般都使用护风镜。乘坐和驾驶环境都是非常的恶劣。

　　随着汽车机械性能的发展，车速变得越来越快以后，凌厉的风和飞溅的碎片打在驾驶者的脸上变成一个很严重的问题。为了减少这种麻烦，上世纪的二十年代，各汽车制造商在车上加了一块玻璃。这些最初的挡风玻璃由平板玻璃手工切割而成，但这种玻璃破碎的时候，会碎成大片危险的尖锐碎片伤害到乘员，所以这种挡风玻璃不符合安全要求。

　　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。夹层玻璃具有很高的强度和韧性，抗碰撞能力强，安全可靠。很快，夹层玻璃就成了汽车挡风玻璃的标准配置。

　　夹层玻璃

　　不知大家是否注意到，汽车挡风玻璃突然被异物击中时并不会像普通玻璃那样裂成碎片四处飞溅，而仅仅是出现一些裂缝。为什么汽车挡风玻璃有着明显优于普通玻璃的安全性能？这是因为汽车风挡玻璃使用的是夹层玻璃。

　　夹层玻璃是将一层或数层PVB（聚乙烯醇缩丁醛）树脂胶片夹在两片或多片玻璃原片之间，经加热、加压粘合而成的一种复合玻璃制品。常用的夹层玻璃一般有3层。夹层玻璃具有很高的强度和韧性，抗碰撞能力强，安全可靠，透明度高。一旦破碎，内、外两层玻璃的碎片仍能粘结在PVB上，不会对人体造成伤害。PVB本身也具有较大的韧性，能吸收部分撞击能量，起到一定的缓冲作用，其承受高速冲击的强度要高于钢化玻璃。所以，前风挡玻璃多采用夹层玻璃，以对乘员起到安全保护的作用。夹层玻璃是汽车历史上一项伟大的发明，自从诞生以来，拯救了无数人的生命。

　　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。

　　钢化玻璃

　　钢化玻璃是将平板玻璃或浮法玻璃加热到软化点附近之后骤冷而制成的高强度玻璃。图4是碎裂的钢化玻璃和普通玻璃的对比。可以看出，与普通玻璃破碎以后形成的锋利尖角相比，钢化玻璃破碎以后形成的细碎颗粒，大大降低了对人体的伤害。但钢化玻璃在存放和使用时，由于“内应力”的作用容易发生“自爆”现象，而且经碰撞以后，产生的裂纹网过于稠密，使玻璃碎片容易掉落，增大了乘员受伤的风险，所以区域钢化玻璃应运而生。区域钢化玻璃通过采用特殊的热处理方法控制钢化玻璃碎片的大小、形状及其分布区域，以避免二次事故的发生。钢化玻璃多用于后风挡玻璃、门玻璃和天窗玻璃。

　　区域钢化玻璃

　　区域钢化玻璃，一般用它做汽车的前风挡玻璃，安全性不如夹层玻璃，但对汽车厂家而言成本较低。普通钢化玻璃是不宜做前风挡玻璃的，因为它破碎时会化为一堆碎末儿，像瀑布一般泻落，阻断司机的视线，不利于应急处理情况。这样，一些中低档汽车就选用区域钢化玻璃。当玻璃碎裂时，司机视野部分的玻璃会形成类似镜片大小的碎块，保证司机有一定的视野，防止二次事故的发生。

　　中空安全玻璃

　　中空安全玻璃能把两片或多片安全玻璃以均匀间隙分开，永久性地装配在一起的玻璃组合件，能起到隔音、隔热作用。一些高级轿车的风窗玻璃就使用了这种中空玻璃，可以起到极好的隔音效果。

　　智能化的汽车玻璃

　　智能化汽车玻璃是通过对玻璃表面及其内部进行特殊处理，使玻璃具有自动显示、可控调光等功能。智能玻璃与相关电子元件配合使用的结果，使汽车的操控越来越简单，行驶安全性也越来越好，智能化汽车玻璃的研究和开发已经取得了一些成果，并在一些高端车型获得了应用。

　　HUD抬头显示玻璃

　　HUD是利用光学反射的原理，将重要的行车数据投射在前风挡玻璃上（图5）。HUD系统的基本架构包括两个部分：资料处理与影像显示。HUD抬头显示系统首先应用在飞行器上，后来逐渐应用到汽车前风挡玻璃上。目前，已经有宝马7系、君越、雷克萨斯RX350、奥迪和雪铁龙C6等越来越多的车型应用了这种系统。

　　HUD抬头显示玻璃有如下优点：

　　a.驾驶员不必低头，就可以看到车辆的有关信息如车速、油耗和导航界面等），从而避免分散对前方道路的注意力。

　　b.驾驶员不必在观察远方的道路和近处的仪表之间调节目光，避免了眼睛的疲劳。

　　可调光的汽车玻璃

　　可调光的汽车玻璃能够根据外部光线强度的变化，用手动或自动方式改变玻璃的透明度，从而有效地降低能量透射率，为减少进入车内的太阳能开辟了新路。可调光玻璃技术主要有电致变色技术（EC）和液晶显示技术（LC）两种。意大利菲亚特汽车公司的有关部门通过近5年时间的研究，已经将用PDLC柔性膜制成的液晶可调光玻璃用于风挡玻璃、后窗玻璃上。

　　集成化汽车玻璃

　　单纯的汽车玻璃已经远远不能满足消费者的要求，越来越多的附件（如天线、各种电子元件、包边条和加热线等）被集成到玻璃上（表3），可以实现接收信号、提供倒车影像、防水、防尘和加热等功能，又节省了车内空间。集成化汽车玻璃已经被越来越多各种车型所采用。

　　多功能汽车玻璃

　　无线电玻璃

　　无线电玻璃将车载收音机的天线集成在玻璃上。以前，车载收音机需要通过手拉或电动伸缩外露杆式天线接收信号。为了能在行驶过程中接收到必要的电波讯号，车身外部增加了很多附属凸出物，洗车或进出停车厂时很容易造成天线的损坏；另外，汽车在高速行驶时，天线与空气摩擦的风声也比较明显。在这种情况下，无线电玻璃应运而生。无线电玻璃主要有内嵌天线玻璃和印刷天线玻璃两种。

　　憎水玻璃

　　汽车在雨天行驶时，雨水会沾附在玻璃上而影响驾驶员的视线。虽然雨刮可以刮去前风挡玻璃上的雨水，但刮刷范围有限，且门玻璃和后风挡玻璃等无法清洁。由此，憎水玻璃应运而生。使玻璃表面具有憎水性能的方法有两种。一种是在玻璃表面涂覆烷氧基硅盐类、烷氧基聚合物、有机聚合物、石蜡或氟素化合物等低表面能物质，使玻璃表面具有较低的表面自由能。另外一种是使玻璃表面具有纳米级的微观凸凹表面。在憎水玻璃表面，水滴与玻璃的接触角能够达到110°以上，因而表现出非常好的憎水效果。

　　隔音玻璃

　　隔音玻璃是一种能对声音起到一定屏蔽作用的玻璃产品，通常为双层或多层复合结构的夹层玻璃。夹层玻璃中间的膜层对声音传播的弱化起到了关键作用，这种膜层可以是以聚乙烯醇缩丁醛为主要成分的PVB中间膜。PVB玻璃可以有效阻挡和吸收1000~4000 Hz的噪声，采用隔音玻璃后，声音在频率3000~4000 Hz时损失最大，可达25％以上。

　　隔热/抗红外线玻璃

　　隔热/抗红外线玻璃主要有以下两种。一种是在玻璃中间的夹层采用可吸收大量红外线的PVB胶片，可以减少射入车内的太阳能量，这种玻璃的能量透过率为40％，比普通夹层玻璃低14％左右，可以有效减少空调负荷。但这种PVB胶片的价格比较昂贵，降低成本是其大面积推广的前提条件。另一种是在夹层玻璃的中间，即玻璃内表面均匀地喷洒极细的金属粉末（，使太阳能量可以被金属颗粒吸收和反射，从而达到隔热、降温的作用。这种玻璃价格比普通夹层玻璃稍贵，已经在一些高端车型（如宝马车系）上获得应用。

　　加热玻璃

　　加热玻璃能够去除玻璃表面的雾气和冰雪，确保清晰的视野范围。使玻璃具有加热功能主要有以下两种措施。一种是在车窗玻璃上印刷导电油墨（发热体）在车窗玻璃上印刷导电油墨后，通电即可发挥其抗霜/雾的功能。另外一种是在玻璃上镀发热膜或涂层。

　　防弹玻璃

　　玻璃的防弹作用可以通过玻璃夹层、玻璃与有机透明材料夹层复合和玻璃贴膜等几种方式实现。防弹玻璃的特点是：透光性好、耐热、耐寒、具有较大的抗冲击强度等。当遇到爆炸或弹击时，轻者玻璃可以完好无损；重者，即使玻璃破裂，子弹也不易穿透玻璃，玻璃碎片亦不会脱落伤人。防弹玻璃主要用于重要人物及各国首脑所乘用的防弹车。下图是子弹打到防弹玻璃后留下的痕迹。