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。
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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,,可能會顛覆你對玻璃易碎的認(rèn)知,。
. g: H+ N/ U4 \ 魯珀特之淚將一塊普通的透明玻璃,對其進(jìn)行加熱至600℃左右,,此時(shí)的玻璃就會開始軟化,,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,,最后一部分玻璃會自然脫落,,要讓這部分脫落的玻璃掉入到冰水中。 , D' l1 Y" D0 m) R
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( B! |- D' i# G+ N9 f讓其快速冷卻,,立即凝固成具有特殊的蝌蚪形狀,,這個(gè)過程類似于現(xiàn)代制造鋼化玻璃的過程。 0 I7 Y0 j2 L* u+ o6 v
當(dāng)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(gè)小玩意兒,人們就將這個(gè)東西叫“魯珀特之淚”,。
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魯珀特之淚,,看到這個(gè)名字應(yīng)該都會覺得很有意思,據(jù)記載,,在英國有一個(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)過程就好像滴下的一滴眼淚,,所以就有人將這個(gè)新東西稱之為“魯珀特之淚”,。 * V6 M4 `& e* C1 @
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后來人們通過研究發(fā)現(xiàn),這并不是一個(gè)簡單的玻璃,,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,。
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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,還會隨之讓圓形頭部也一起瞬間破碎,。 . X3 L8 V- o) b8 ?& t9 e
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) k1 @* V6 M1 p/ p8 [: q也就是說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,。 % i* w. o6 |* J: A. w* f3 A
魯珀特之淚破碎原理: q ?6 ~! C9 t7 O
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,。 ( S9 o6 C; }1 q4 H
在上世紀(jì)末,,英國的普渡大學(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,所以就會在其表面形成很強(qiáng)的保護(hù)層,。
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然而,,又出現(xiàn)了另一個(gè)疑問,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,。 . S. n* u" V; b+ U$ c
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! e" H4 q0 o* V; Q4 L5 x+ U; X% x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?yàn)椴Aб旱文茉谒锌焖倮鋮s成型,,并不需要再次加工,。 7 }5 \* B B" Z9 l
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(dāng)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(jiān)硬。
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整個(gè)魯珀特之淚都是由這層堅(jiān)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(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。
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魯伯特之淚保護(hù)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(dǎo)致全部破碎,,所以當(dāng)尾部出現(xiàn)裂紋后,就會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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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,。
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用錘子敲沒有絲毫反應(yīng)
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) O' F; b6 K' Z! ^: a: i5 ~用子彈也不能完全讓其破碎
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最后上液壓機(jī)試試
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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),。 5 A6 {* Y& E* i* W* Q2 v4 \- T
再換一個(gè)鐵塊試試,最后終于破了,。
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9 I6 ?1 T; S: ~# r魯珀特之淚的應(yīng)用: Y A) O7 q. v9 s, x
其實(shí)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,。 9 S% d" Y- p' h: P3 L' m( ~8 K4 ?
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,。
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這讓鋼化玻璃具有很大的強(qiáng)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,。 1 y2 m5 Y6 ~; ?6 w. U6 ]6 g
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,,整塊玻璃也就會隨之全部破碎,。
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" [3 s: f( q- j& g3 O所以,在一些場所需要破壞鋼化玻璃來逃生時(shí),只需要先破壞鋼化玻璃的邊緣,,就能破碎整塊玻璃,。 : w7 k9 w) T# t7 S$ D+ ^4 R, C L4 g( q; W
很多人都認(rèn)為玻璃是現(xiàn)代才被發(fā)明出來的,其實(shí)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(gè)領(lǐng)域?yàn)槿祟惙⻊?wù),。
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