玻璃自從被人類發(fā)明出來后,就逐漸在人類的生活中占據(jù)著重要的作用,現(xiàn)在更是幾乎每天都能見到和使用各種玻璃制品。 6 A5 v: ]. r: P0 O" l1 x
玻璃給人們的印象就是透明,美觀,還有就是易碎了,但是有這么一個玻璃制品,可能會顛覆你對玻璃易碎的認知。
6 X0 v4 P4 O W9 r. w 魯珀特之淚將一塊普通的透明玻璃,對其進行加熱至600℃左右,此時的玻璃就會開始軟化,并出現(xiàn)拉絲狀。
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此時讓軟化的玻璃在重力的作用下緩慢下垂,最后一部分玻璃會自然脫落,要讓這部分脫落的玻璃掉入到冰水中。
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讓其快速冷卻,立即凝固成具有特殊的蝌蚪形狀,這個過程類似于現(xiàn)代制造鋼化玻璃的過程。
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當玻璃完全冷卻成型后,就會變成具有圓頭和長尾巴的蝌蚪狀,是非常有意思的一個小玩意兒,人們就將這個東西叫“魯珀特之淚”。 ' f& ]" r+ U t$ f: f
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6 y0 K. B7 |. }) s2 X5 Y8 v$ h9 a魯珀特之淚,看到這個名字應(yīng)該都會覺得很有意思,據(jù)記載,在英國有一個非常喜歡玩玻璃的王子,他在偶然間制造出了小蝌蚪狀玻璃,而在制造的這個過程就好像滴下的一滴眼淚,所以就有人將這個新東西稱之為“魯珀特之淚”。 8 Q. F+ ]) X( f8 D
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6 F" y0 l }. | D6 |# w# i后來人們通過研究發(fā)現(xiàn),這并不是一個簡單的玻璃,它還具有非常獨特的特性,這個蝌蚪狀小東西,不但有著非常堅硬的圓頭,還有著非常脆弱的尾巴。
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魯珀特之淚的圓形頭特別的堅硬,普通的一塊小玻璃一擊即碎,而魯珀特之淚的圓形頭用錘子都不能將其擊碎。
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( G8 K1 i- G: u( ?研究發(fā)現(xiàn)魯珀特之淚圓形頭部,每平方厘米能夠承受7噸的壓力,這使其具有某些特殊鋼材的強度。 ! p2 p& L- [; q$ q3 g/ e
而與圓形頭部的堅硬相比,它的尾部則是異常脆弱,甚至比普通的玻璃還要脆弱,甚至用手都能讓尾部破碎,并且隨著尾部的破碎,還會隨之讓圓形頭部也一起瞬間破碎。
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也就是說魯珀特之淚的頭部非常堅硬,而尾部卻異常脆弱,如果先破壞尾部則整個魯珀特之淚也會瞬間分解破碎,研究表面,通過以每秒近一百萬幀的速度拍攝破碎過程,可以看到裂紋從尾部以1500米每秒以上的速度傳播崩解。
- T3 [, D4 j, t8 ^, h% b4 P. d 魯珀特之淚破碎原理 o1 J/ N: F) j1 K3 {, T
盡管研究人員一直試圖弄清楚是什么原因,導致了這些魯珀特之淚擁有這些不尋常的特性,但直到利用現(xiàn)代技術(shù)和設(shè)備才使研究人員得以徹底了解到其中的原理。 2 i7 S4 d$ b2 z. D! m
在上世紀末,英國的普渡大學和劍橋大學利用高速分幅攝影技術(shù)觀察了魯伯特之淚的破碎過程;從他們的實驗中得出的結(jié)論是,每一滴魯珀特之淚的表面都承受著很高的向內(nèi)壓力,而內(nèi)部則承受著很高的向內(nèi)拉力,所以就會在其表面形成很強的保護層。
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然而,又出現(xiàn)了另一個疑問,壓力是如何在整個魯珀特之淚中分布的,使其整個魯伯特之淚的堅硬程度分布不均勻。
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( \& F. e; m6 l! U/ e( z. y魯珀特之淚很容易通過將熾熱的玻璃熔化后滴入冰水中制成,這是因為玻璃液滴能在水中快速冷卻成型,并不需要再次加工。 # Z' p: d9 f2 g! [6 M
在冷卻的過程中,首先是外部快速冷卻成型,而內(nèi)部則會緩慢地冷卻,也就是外部比內(nèi)部冷卻得快;當外層成型變硬后,內(nèi)部在冷卻的過程中會出現(xiàn)收縮并對冷卻的外層產(chǎn)生拉力,這就會讓外層變得更加堅硬。
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整個魯珀特之淚都是由這層堅硬的外殼來保持壓力平衡,所以只要保持平衡就很難將其破碎,并且這種表面保護層還很薄,約為整個圓形頭部直徑的10%。
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但是其尾部卻異常的脆弱,這是因為魯珀特之淚尾部雖然也同樣有堅硬的外層,但是太細了,堅硬的外殼面積就較小,因此破壞它所需的力要小得多,也就更容易出現(xiàn)裂紋。 1 v* H7 H2 E+ h! ]
魯伯特之淚保護層只要有一處被打破后,就會出現(xiàn)裂紋,隨之打破其內(nèi)部拉力和壓力的平衡,導致全部破碎,所以當尾部出現(xiàn)裂紋后,就會隨之迅速延伸到圓形頭部,使整個魯珀特之淚破碎。 % J% n9 Q, |7 \* ^0 o. r7 Z
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而魯珀特之淚圓形頭部到底有多硬,國外很多小伙伴用盡了很多的辦法來破壞它,就來看看吧。 4 i9 K. H* y/ A# Y: D4 }' Y+ \3 c% ~
用錘子敲沒有絲毫反應(yīng) 5 O; Q0 O% `. T5 v
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) P$ X6 N0 u# J8 ~! b1 U用子彈也不能完全讓其破碎 % b, @$ K( P1 i$ d% v" D" D
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6 }: L0 C9 K1 V" Z5 v: @1 c最后上液壓機試試
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: S- c2 G r5 p* e/ _/ a3 S這么狠嗎,完全不把液壓機放眼里,應(yīng)該是下面的鐵塊軟了點。 X8 F- Y8 e- r, J9 A2 z
再換一個鐵塊試試,最后終于破了。 4 U- E$ v8 Y: S. J0 M- R0 e
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. f( P2 W1 |, [! v. B. v) [魯珀特之淚的應(yīng)用$ k4 D- G8 f) ~% D" A1 N5 g
其實魯珀特之淚不僅是結(jié)構(gòu)有意思,其原理在社會很多領(lǐng)域都有使用,例如說普遍使用的鋼化玻璃,就是利用其原理制成的。 8 `. j( q; e: n/ u$ N4 [0 Q# c
鋼化玻璃的制造過程跟魯珀特之淚非常相似,也是將玻璃原料加熱熔化,再讓其快速冷卻,也同樣會讓鋼化玻璃表面快速冷卻,內(nèi)部在緩慢冷卻后,就會形成向內(nèi)的壓力和拉力。 ! [* {+ j$ M/ \, r5 B3 Q' a; L
這讓鋼化玻璃具有很大的強度,在破碎過后并不會出現(xiàn)塊狀或者棱角,而是出現(xiàn)放射開的小塊和裂紋。
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鋼化玻璃雖然堅固,但是也有脆弱的地方,那就是邊緣,而這就與魯珀特之淚的尾部一樣的,只要打破了其表面這層保護層的結(jié)構(gòu)平衡,整塊玻璃也就會隨之全部破碎。 6 i* m- F+ c+ T+ M2 v* T
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6 a) Q' E. D1 u4 W1 I所以,在一些場所需要破壞鋼化玻璃來逃生時,只需要先破壞鋼化玻璃的邊緣,就能破碎整塊玻璃。
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很多人都認為玻璃是現(xiàn)代才被發(fā)明出來的,其實它被發(fā)明出來已經(jīng)有幾千年的歷史了,并在社會的各個領(lǐng)域為人類服務(wù)。 & e) {% b7 f. Y6 I! F
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