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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來源：蝌蚪五線譜

我們每天都會和形形色色的玻璃打交道，大到建筑門窗，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起?

今天，讓我們走進玻璃的秘密花園。

玻璃的千年之旅

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

那個時期的玻璃大都是小玻璃珠，偶爾也有小玻璃碎片，科學家推測，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，克里特島、希臘邁錫尼、埃及、西亞等地區就開始生產玻璃。在亞歷山大圖書館里甚至出現了制造玻璃的“指南”類書籍，可見當時的玻璃制作工藝已經很成熟。

與西方相比，中國的玻璃出現較晚，目前發現的最早玻璃制品來自春秋末期到戰國初期。那時，玻璃又被稱作“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號墓出土的越王勾踐劍上就鑲有兩塊形狀不同的藍色玻璃。

現在，生產玻璃已經非常容易，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進行高溫加熱，熔制成型后，經退火、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。比如說珍珠巖，是火山噴發的酸性熔巖經急劇冷卻而成的玻璃質巖石。

天然玻璃多是顆粒狀，現代工業制造的玻璃那就形態各異了，不過，蝌蚪狀的玻璃你見過嗎?

超能玻璃魯珀特之淚

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

它就是神秘的魯珀特之淚，又被稱作“愛神之淚”。

與眾不同的“愛神之淚”制作方法并不復雜，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，若是抓住其纖細的尾巴，稍微施加一些壓力，那么整顆玻璃淚滴就會瞬間粉碎，它不是簡單地破裂，而是“ 粉碎性骨折”。

這是什么原理呢?

科學家用交叉偏振光鏡觀測到了它頭部的壓力分布很不均衡。

當高溫玻璃滴入冰水中時，玻璃表面迅速冷卻形成外殼，而殼下的玻璃仍然是液態。等內部的玻璃凝固后，會拉著已經是固態的外殼收縮，一股極大的拉應力就此產生。

“頭部”強大的“外壓內拉”作用力決定了魯珀特之淚強度很大，在液壓機面前也毫無懼色，面對子彈依舊昂首挺胸。

但它的尾巴卻特別脆弱，輕輕一捏，便會爆炸似的“粉身碎骨”。

交叉偏振光鏡觀測到了它尾部越靠近尖端壓力越均衡，也就是說在整個魯珀特之淚上，尾端的“外壓內拉”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“裂紋擴展”原理，即當尾端外部遭到破壞時，原玻璃內殘余應力迅速釋放出來，裂紋以飛快的速度在其表面蔓延，玻璃瞬間化為粉末，營造出“爆炸”般的視覺效果。

這就是魯珀特之淚矛盾特質的由來。

英雄色彩的“防彈玻璃”

當然，抗壓能力強的玻璃并不是僅此一家。

1998年2月的一個夜晚，格魯吉亞總統謝瓦爾德納澤乘著一輛車，20多個殺手半路殺出，向其掃射并投擲手榴彈，謝瓦爾德納澤卻毫發無損。

原來，是車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”。說起來防彈玻璃的組成不算復雜，它是由普通玻璃和優質工程塑料經特殊加工得到的一種復合型材料。

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，可以承受巨大的沖擊力，可用作防彈玻璃。防彈玻璃的內部結構大致分為三層：承力層，過渡層，安全防護層。

當子彈射入防彈玻璃時，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。

減慢的子彈擊中內層較為柔韌的部分——過渡層時，被阻斷了去路。子彈的動能轉化為玻璃的彈性勢能和碎片的能量，柔韌的“夾心層”憑借內部強大的張力，“以柔克剛”，擋住了氣勢洶洶的子彈。

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

四千年前，人類偶然發現天然形成的玻璃碎片，接受了自然界帶給我們的禮物。在之后的漫長歲月里，人類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窗，再到逐漸開發出具備各種特殊性能的特種玻璃，對玻璃的應用越來越廣闊。

今天，玻璃在光伏發電領域的作用被科學家們發現，被譽為“新型節能采光材料”的低輻射玻璃應運而生。或許，不久的將來我們會見到更多神奇的玻璃。

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