玻璃自從被人類(lèi)發(fā)明出來(lái)后,就逐漸在人類(lèi)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(jiàn)到和使用各種玻璃制品。 # [: R' e% G: ?4 r1 n
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(gè)玻璃制品,可能會(huì)顛覆你對(duì)玻璃易碎的認(rèn)知。 1 v% ~, Q2 c& P# e
魯珀特之淚‍將一塊普通的透明玻璃,對(duì)其進(jìn)行加熱至600℃左右,此時(shí)的玻璃就會(huì)開(kāi)始軟化,并出現(xiàn)拉絲狀。
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此時(shí)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(huì)自然脫落,要讓這部分脫落的玻璃掉入到冰水中。 - X5 d) ~2 F5 w# I2 d
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9 K! Q9 i7 @- v2 D" ^; V& s讓其快速冷卻,立即凝固成具有特殊的蝌蚪形狀,這個(gè)過(guò)程類(lèi)似于現(xiàn)代制造鋼化玻璃的過(guò)程。 $ }7 h H2 z: a$ r! i
當(dāng)玻璃完全冷卻成型后,就會(huì)變成具有圓頭和長(zhǎng)尾巴的蝌蚪狀,是非常有意思的一個(gè)小玩意兒,人們就將這個(gè)東西叫“魯珀特之淚”。 6 I1 C1 I5 H# G$ q3 B: T
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" i% o( v: P9 P1 C1 c* R, H魯珀特之淚,看到這個(gè)名字應(yīng)該都會(huì)覺(jué)得很有意思,據(jù)記載,在英國(guó)有一個(gè)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(gè)過(guò)程就好像滴下的一滴眼淚,所以就有人將這個(gè)新東西稱(chēng)之為“魯珀特之淚”。
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1 P0 I8 i# E3 D( t: ]' g后來(lái)人們通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),這并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的玻璃,它還具有非常獨(dú)特的特性,這個(gè)蝌蚪狀小東西,不但有著非常堅(jiān)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(jiān)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。 7 A, @5 p( f! P! ^' P2 J& \
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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(qiáng)度。
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而與圓形頭部的堅(jiān)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(huì)隨之讓圓形頭部也一起瞬間破碎。
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& u1 f! j; h% e也就是說(shuō)魯珀特之淚的頭部非常堅(jiān)硬,而尾部卻異常脆弱,如果先破壞尾部則整個(gè)魯珀特之淚也會(huì)瞬間分解破碎,研究表面,通過(guò)以每秒近一百萬(wàn)幀的速度拍攝破碎過(guò)程,可以看到裂紋從尾部以1500米每秒以上的速度傳播崩解。 * \# T. d F! |7 i5 k
魯珀特之淚破碎原理‍
* `+ A c! u0 u2 w+ k盡管研究人員一直試圖弄清楚是什么原因,導(dǎo)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。 " I/ D: M6 X+ C) \- ^- n8 J8 x% j
在上世紀(jì)末,英國(guó)的普渡大學(xué)和劍橋大學(xué)利用高速分幅攝影技術(shù)觀察了魯伯特之淚的破碎過(guò)程;從他們的實(shí)驗(yàn)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(huì)在其表面形成很強(qiáng)的保護(hù)層。 9 W( r- ^; w' @ Z: G" [% k+ \
然而,又出現(xiàn)了另一個(gè)疑問(wèn),壓力是如何在整個(gè)魯珀特之淚中分布的,使其整個(gè)魯伯特之淚的堅(jiān)硬程度分布不均勻。 9 g4 }9 C( I% i0 \, j
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魯珀特之淚很容易通過(guò)將熾熱的玻璃熔化后滴入冰水中制成,這是因?yàn)椴Aб旱文茉谒锌焖倮鋮s成型,并不需要再次加工。
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在冷卻的過(guò)程中,首先是外部快速冷卻成型,而內(nèi)部則會(huì)緩慢地冷卻,也就是外部比內(nèi)部冷卻得快;當(dāng)外層成型變硬后,內(nèi)部在冷卻的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)收縮并對(duì)冷卻的外層產(chǎn)生拉力,這就會(huì)讓外層變得更加堅(jiān)硬。 3 l0 t' Q% H" k" \$ X
整個(gè)魯珀特之淚都是由這層堅(jiān)硬的外殼來(lái)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(hù)層還很薄,約為整個(gè)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?yàn)轸旂晏刂疁I尾部雖然也同樣有堅(jiān)硬的外層,但是太細(xì)了,堅(jiān)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。 * C) J1 i$ s1 \' _* ?0 f5 m" G4 o
魯伯特之淚保護(hù)層只要有一處被打破后,就會(huì)出現(xiàn)裂紋,隨之打破其內(nèi)部拉力和壓力的平衡,導(dǎo)致全部破碎,所以當(dāng)尾部出現(xiàn)裂紋后,就會(huì)隨之迅速延伸到圓形頭部,使整個(gè)魯珀特之淚破碎。
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. G9 S$ W/ L( I0 r2 W5 L而魯珀特之淚圓形頭部到底有多硬,國(guó)外很多小伙伴用盡了很多的辦法來(lái)破壞它,就來(lái)看看吧。 + h4 U3 v+ O( ?' K
用錘子敲沒(méi)有絲毫反應(yīng) 1 O1 @5 d, y: H, A7 b
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用子彈也不能完全讓其破碎
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+ A6 N! [* s2 g8 z! h! w最后上液壓機(jī)試試
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* O$ f' U' w) a6 L# ^4 D這么狠嗎,完全不把液壓機(jī)放眼里,應(yīng)該是下面的鐵塊軟了點(diǎn)。
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再換一個(gè)鐵塊試試,最后終于破了。
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魯珀特之淚的應(yīng)用‍
& g8 `5 q; G7 Y$ ?' Y! U其實(shí)魯珀特之淚不僅是結(jié)構(gòu)有意思,其原理在社會(huì)很多領(lǐng)域都有使用,例如說(shuō)普遍使用的鋼化玻璃,就是利用其原理制成的。 2 E* ~1 l- ^/ M8 x1 M. F0 k
鋼化玻璃的制造過(guò)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(huì)讓鋼化玻璃表面快速冷卻,內(nèi)部在緩慢冷卻后,就會(huì)形成向內(nèi)的壓力和拉力。 : F; k' C+ W, S
這讓鋼化玻璃具有很大的強(qiáng)度,在破碎過(guò)后并不會(huì)出現(xiàn)塊狀或者棱角,而是出現(xiàn)放射開(kāi)的小塊和裂紋。
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鋼化玻璃雖然堅(jiān)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(hù)層的結(jié)構(gòu)平衡,整塊玻璃也就會(huì)隨之全部破碎。 6 {# O) ]- v. @$ N3 |* }' P: x% C) w) {
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所以,在一些場(chǎng)所需要破壞鋼化玻璃來(lái)逃生時(shí),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(rèn)為玻璃是現(xiàn)代才被發(fā)明出來(lái)的,其實(shí)它被發(fā)明出來(lái)已經(jīng)有幾千年的歷史了,并在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域?yàn)槿祟?lèi)服務(wù)。 & @3 D" L$ p- l3 `3 z, [
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