在我们的认知中,玻璃通常被视为一种相当脆弱的材料,其脆弱程度甚至可以轻易地被轻轻敲击而破碎。
尽管钢化玻璃经过特殊的工艺处理,获得了更高的硬度和韧性,但在遭遇剧烈冲击时,它依然显得非常脆弱。
尤其是当面对子弹的射击时,这种脆弱性更加凸显。
子弹击穿汽车挡风玻璃
仅仅一发子弹,就能够轻易地穿透十几层汽车挡风玻璃……
然而,你是否相信这样一种现象?
这种外观类似泪滴的特殊玻璃制品,不仅能够抵御子弹的射击,甚至还能将射向它的子弹击碎!
这是怎么回事呢?
这种神奇的玻璃制品,正是被称为鲁伯特之泪(Prince Rupert’s drop)的独特存在。
鲁伯特之泪
鲁伯特之泪这个名称来源于英文发音的音译,因此也有人将其读作或写作“鲁珀特之泪”,但它们本质上指的是同一种玻璃制品。
这种玻璃制品的命名,源于17世纪英国一位名为鲁伯特的王子对其的发现。
从外观上看,鲁伯特之泪似乎并无特别之处,仅仅是一个形状类似于泪滴或小蝌蚪的玻璃工艺品。
鲁伯特之泪
然而,令人难以置信的是,鲁伯特之泪却拥有惊人的硬度。
它不仅能够抵抗锤子的敲击,而且即使放在液压机下,需要至少十几吨的压力才能将其压碎。
用锤子敲打鲁伯特之泪
用液压机压鲁伯特之泪
更为关键的是,有外国科学博主进行了一项实验,使用左轮手枪对鲁伯特之泪进行射击。
子弹击中鲁伯特之泪的瞬间,他整个人都感到震惊,他亲眼目睹了子弹击中了鲁伯特之泪,但最终鲁伯特之泪却完好无损地挂在原地。
整个人都傻了
通过高速摄像机记录的画面,他更是被彻底震撼了。
子弹击中鲁伯特之泪的瞬间,竟然被鲁伯特之泪本身击碎了!
高速摄像机记录下的画面
这样的景象,你是否能够相信?
但在现实中,这的确发生了……
科学家通过大量的研究,发现鲁伯特之泪之所以如此坚硬,与其独特的制作过程密不可分。
鲁伯特之泪的制作过程非常简单,甚至简单到,你可以在家中亲手制作。
制作鲁伯特之泪
你只需要准备一根玻璃棒或其他玻璃制品,用高温将其一小部分烧熔,让烧熔的部分通过自由落体运动滴落到冰水中,最后冷却形成的玻璃泪滴,就是鲁伯特之泪了。
是不是非常简单?
自己在家就能做
在制作过程中,烧熔的玻璃滴落在冰水的瞬间,表面外壳迅速冷却凝固,而内部的玻璃则从液态慢慢冷却成固态。
随着内部熔融玻璃不断冷却凝固,它会产生一种强大的拉应力,拉着外面的部分向中心收缩,等到鲁伯特之泪最终成型,整个泪滴受到的拉应力非常强。
这种强大的拉应力,正是鲁伯特之泪拥有惊人硬度的原因。
鲁伯特之泪内部拥有极强的拉应力
这其实就像,你的胳膊在放松时,肱二头肌会显得柔软,但当你的胳膊用力时,经过强力的收缩,肱二头肌的硬度会大大增加……
尽管鲁伯特之泪如此坚硬,甚至能够击碎子弹,但它也存在一个致命的弱点。
这个弱点就像武侠小说中的金钟罩铁布衫的罩门,只要找准了这个罩门,轻轻一碰,它就能“破功”……
鲁伯特之泪的罩门,就是它的尾巴。
你稍微用力捏一下它的尾巴,将其捏碎,在尾巴碎裂的瞬间,整个鲁伯特之泪也会瞬间破碎。
鲁伯特之泪的命门是尾巴
之所以会这样,原因其实也很简单。
因为鲁伯特之泪的头部和尾部是一个整体,前面提到过,鲁伯特之泪之所以如此坚硬,是因为其内部存在巨大的拉应力。
而它的尾巴部分,实际上也受到了拉应力的作用。
当你把它的尾巴捏碎的瞬间,这股拉应力就会被释放出来,原本从四面八方向中心收拢的拉应力,此时会因为平衡的打破而变得受力不均,尾部的裂纹也会在这些不均匀的力的作用下,瞬间扩展到鲁伯特之泪的全身。
鲁伯特之泪的破碎过程
有科学家通过高速摄像机对鲁伯特之泪的破损瞬间进行了观察研究,研究发现,在鲁伯特之泪破碎的瞬间,裂纹扩展的速度甚至能达到每秒1450米至1900米,这样的速度非常快。
以至于,鲁伯特之泪破碎的瞬间,会释放出巨大的能量……
因此,你在家中尝试制作鲁伯特之泪时,一定要注意安全。
捏碎鲁伯特之泪的时候,一定要保护好自己,避免被破碎产生的玻璃碎屑伤到。