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能抵御子彈的魯珀特之淚尾巴卻十分脆弱

2020-11-10 11:50:59來(lái)源：蝌蚪五線譜

我們每天都會(huì)和形形色色的玻璃打交道，大到建筑門(mén)窗，小到磨砂水杯，到處都有玻璃的蹤跡。

置身于玻璃的世界，你對(duì)玻璃了解多少呢?從4000年前到今日，玻璃的根源與命脈又從何說(shuō)起?

今天，讓我們走進(jìn)玻璃的秘密花園。

玻璃的千年之旅

玻璃常被認(rèn)為是近代才出現(xiàn)的高科技材料，你可能想象不到，4000多年前的美索不達(dá)米亞和古埃及的遺跡里，都曾有小玻璃珠出土。

那個(gè)時(shí)期的玻璃大都是小玻璃珠，偶爾也有小玻璃碎片，科學(xué)家推測(cè)，這些玻璃可能是在極端氣象條件(比如閃電)下天然形成的。

公元前15世紀(jì)，克里特島、希臘邁錫尼、埃及、西亞等地區(qū)就開(kāi)始生產(chǎn)玻璃。在亞歷山大圖書(shū)館里甚至出現(xiàn)了制造玻璃的“指南”類(lèi)書(shū)籍，可見(jiàn)當(dāng)時(shí)的玻璃制作工藝已經(jīng)很成熟。

與西方相比，中國(guó)的玻璃出現(xiàn)較晚，目前發(fā)現(xiàn)的最早玻璃制品來(lái)自春秋末期到戰(zhàn)國(guó)初期。那時(shí)，玻璃又被稱(chēng)作“繆琳”“火齊”等。

有色玻璃同樣自古就有，湖北江陵望山楚墓群1號(hào)墓出土的越王勾踐劍上就鑲有兩塊形狀不同的藍(lán)色玻璃。

現(xiàn)在，生產(chǎn)玻璃已經(jīng)非常容易，通常的流程是：先將石英砂等玻璃配合料在池窯或坩堝窯內(nèi)進(jìn)行高溫加熱，熔制成型后，經(jīng)退火、淬火等一系列步驟制成。

但你知道嗎，自然界中有很多天然形成的“玻璃”，比如珍珠巖、浮巖等。比如說(shuō)珍珠巖，是火山噴發(fā)的酸性熔巖經(jīng)急劇冷卻而成的玻璃質(zhì)巖石。

天然玻璃多是顆粒狀，現(xiàn)代工業(yè)制造的玻璃那就形態(tài)各異了，不過(guò)，蝌蚪狀的玻璃你見(jiàn)過(guò)嗎?

超能玻璃魯珀特之淚

有人說(shuō)它是愛(ài)神的眼淚，它不似玻璃，確是玻璃，又或者說(shuō)它是一塊極富矛盾特質(zhì)的“超能玻璃”，能承受巨大壓力，輕輕一捏卻又會(huì)粉身碎骨。

它就是神秘的魯珀特之淚，又被稱(chēng)作“愛(ài)神之淚”。

與眾不同的“愛(ài)神之淚”制作方法并不復(fù)雜，只要將高溫熔化的玻璃靠重力自然滴入冰水中，靠著極大的溫差，魯珀特之淚就在“冰與火”中悄然綻放。

為什么說(shuō)它是“超能玻璃”呢?這是由于這種玻璃有著奇妙的物理特性。“淚珠”本身比一般玻璃堅(jiān)硬很多，能承受巨大壓力而不破碎，連子彈打擊都不怕。

然而，若是抓住其纖細(xì)的尾巴，稍微施加一些壓力，那么整顆玻璃淚滴就會(huì)瞬間粉碎，它不是簡(jiǎn)單地破裂，而是“ 粉碎性骨折”。

這是什么原理呢?

科學(xué)家用交叉偏振光鏡觀測(cè)到了它頭部的壓力分布很不均衡。

當(dāng)高溫玻璃滴入冰水中時(shí)，玻璃表面迅速冷卻形成外殼，而殼下的玻璃仍然是液態(tài)。等內(nèi)部的玻璃凝固后，會(huì)拉著已經(jīng)是固態(tài)的外殼收縮，一股極大的拉應(yīng)力就此產(chǎn)生。

“頭部”強(qiáng)大的“外壓內(nèi)拉”作用力決定了魯珀特之淚強(qiáng)度很大，在液壓機(jī)面前也毫無(wú)懼色，面對(duì)子彈依舊昂首挺胸。

但它的尾巴卻特別脆弱，輕輕一捏，便會(huì)爆炸似的“粉身碎骨”。

交叉偏振光鏡觀測(cè)到了它尾部越靠近尖端壓力越均衡，也就是說(shuō)在整個(gè)魯珀特之淚上，尾端的“外壓內(nèi)拉”是最不明顯的，所以尾端抗打擊能力是最弱的。

這里還要講到“裂紋擴(kuò)展”原理，即當(dāng)尾端外部遭到破壞時(shí)，原玻璃內(nèi)殘余應(yīng)力迅速釋放出來(lái)，裂紋以飛快的速度在其表面蔓延，玻璃瞬間化為粉末，營(yíng)造出“爆炸”般的視覺(jué)效果。

這就是魯珀特之淚矛盾特質(zhì)的由來(lái)。

英雄色彩的“防彈玻璃”

當(dāng)然，抗壓能力強(qiáng)的玻璃并不是僅此一家。

1998年2月的一個(gè)夜晚，格魯吉亞總統(tǒng)謝瓦爾德納澤乘著一輛車(chē)，20多個(gè)殺手半路殺出，向其掃射并投擲手榴彈，謝瓦爾德納澤卻毫發(fā)無(wú)損。

原來(lái)，是車(chē)上特殊的防彈窗救了他一命。這種具有“英雄色彩”的新型玻璃就是“防彈玻璃”。說(shuō)起來(lái)防彈玻璃的組成不算復(fù)雜，它是由普通玻璃和優(yōu)質(zhì)工程塑料經(jīng)特殊加工得到的一種復(fù)合型材料。

例如，在兩塊普通玻璃層中夾上聚碳酸酯材料層，就形成了一種比普通玻璃更厚的特殊玻璃。這種玻璃抗壓能力強(qiáng)，可以承受巨大的沖擊力，可用作防彈玻璃。防彈玻璃的內(nèi)部結(jié)構(gòu)大致分為三層：承力層，過(guò)渡層，安全防護(hù)層。

當(dāng)子彈射入防彈玻璃時(shí)，最外層的承力層被打碎，破壞彈頭或改變彈頭形狀，削減部分子彈的能量。

減慢的子彈擊中內(nèi)層較為柔韌的部分——過(guò)渡層時(shí)，被阻斷了去路。子彈的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為玻璃的彈性勢(shì)能和碎片的能量，柔韌的“夾心層”憑借內(nèi)部強(qiáng)大的張力，“以柔克剛”，擋住了氣勢(shì)洶洶的子彈。

最后一關(guān)就是安全防護(hù)層，在這里，絕大部分沖擊能被吸收，保證子彈不能穿過(guò)此層。就這樣，看似脆弱的玻璃擋住了威力巨大的子彈。

四千年前，人類(lèi)偶然發(fā)現(xiàn)天然形成的玻璃碎片，接受了自然界帶給我們的禮物。在之后的漫長(zhǎng)歲月里，人類(lèi)從最原始的用天然形成的玻璃碎片做裝飾物，到大量制作玻璃器皿和門(mén)窗，再到逐漸開(kāi)發(fā)出具備各種特殊性能的特種玻璃，對(duì)玻璃的應(yīng)用越來(lái)越廣闊。

今天，玻璃在光伏發(fā)電領(lǐng)域的作用被科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，被譽(yù)為“新型節(jié)能采光材料”的低輻射玻璃應(yīng)運(yùn)而生。或許，不久的將來(lái)我們會(huì)見(jiàn)到更多神奇的玻璃。

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