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魯伯特之淚為何如此堅硬?這個問題困擾了科學家4000年!

魯伯特之淚結晶態時形如蝌蚪,將其高溫熔化後隨著重力作用自然滴入水裡,我們會觀察到它變成了蝌蚪狀的玻璃淚滴,這就是著名的魯伯特之淚,雖然外形看似普通玻璃,但是其實它的超高硬度一直困擾著科學家們。

魯伯特之淚到底有什麼神秘之處使得它如此堅硬,拿著堅硬的鎚子對其用力敲打居然也毫髮無傷,但是如果用手指捏它的尾部,則是輕而易舉就碎了,隨後整個身體都會瞬間變成粉末,這個現象很奇怪,為什麼它的弱點是在小尾巴,敲打其他地方卻那麼堅硬呢?這個問題可以說困擾了科學家將近400年。

據記載,這種玻璃17世紀時就已經出現,來自巴達維亞的魯伯特王子將這種玻璃作為重禮獻給了查理二世,此玻璃也因此以王子的名字命名並從此聲名大作。後來皇室將其移交至科學家處做研究,但是研究結果遲遲沒有問世,直到400年後,科學家才弄明白什麼狀況。

由於魯伯特之淚內部的冷卻速度跟不上外部,於是外部對內部形成了抗壓應力,與此同時外部對內部也形成了等值的拉應力,兩種力相互抵消使得玻璃趨於平衡狀態,因此,無論多大的外部壓力,內部和外部的交界面會將外力引向一邊,裂紋也不會擴展。但是如果尾部破裂,裂紋會沿著玻璃的軸線延展至頭部和交界面,原本的平衡力不存在了,玻璃自然而然就碎了,這就是它具有超強硬度和自毀性的原理。

這種現象被稱為「裂紋擴展」,源於玻璃內部的不平衡壓力,破碎瞬間裂紋傳播速度相當於光速的5倍,這也是它具有超強自毀性的一大原因,不少人對此也有自己的奇思妙想,如果魯伯特之淚做成沒有尾巴的是不是就連子彈也打不透,那麼是否可以用在軍工業和國防上?這些問題都有待科學家繼續研究解決。


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