首页 > 科技 > 正文

能抵御子弹的鲁珀特之泪尾巴却十分脆弱

2020-11-10 11:50:59来源：蝌蚪五线谱

我们每天都会和形形色色的玻璃打交道，大到建筑门窗，小到磨砂水杯，到处都有玻璃的踪迹。

置身于玻璃的世界，你对玻璃了解多少呢?从4000年前到今日，玻璃的根源与命脉又从何说起?

今天，让我们走进玻璃的秘密花园。

玻璃的千年之旅

玻璃常被认为是近代才出现的高科技材料，你可能想象不到，4000多年前的美索不达米亚和古埃及的遗迹里，都曾有小玻璃珠出土。

那个时期的玻璃大都是小玻璃珠，偶尔也有小玻璃碎片，科学家推测，这些玻璃可能是在极端气象条件(比如闪电)下天然形成的。

公元前15世纪，克里特岛、希腊迈锡尼、埃及、西亚等地区就开始生产玻璃。在亚历山大图书馆里甚至出现了制造玻璃的“指南”类书籍，可见当时的玻璃制作工艺已经很成熟。

与西方相比，中国的玻璃出现较晚，目前发现的最早玻璃制品来自春秋末期到战国初期。那时，玻璃又被称作“缪琳”“火齐”等。

有色玻璃同样自古就有，湖北江陵望山楚墓群1号墓出土的越王勾践剑上就镶有两块形状不同的蓝色玻璃。

现在，生产玻璃已经非常容易，通常的流程是：先将石英砂等玻璃配合料在池窑或坩埚窑内进行高温加热，熔制成型后，经退火、淬火等一系列步骤制成。

但你知道吗，自然界中有很多天然形成的“玻璃”，比如珍珠岩、浮岩等。比如说珍珠岩，是火山喷发的酸性熔岩经急剧冷却而成的玻璃质岩石。

天然玻璃多是颗粒状，现代工业制造的玻璃那就形态各异了，不过，蝌蚪状的玻璃你见过吗?

超能玻璃鲁珀特之泪

有人说它是爱神的眼泪，它不似玻璃，确是玻璃，又或者说它是一块极富矛盾特质的“超能玻璃”，能承受巨大压力，轻轻一捏却又会粉身碎骨。

它就是神秘的鲁珀特之泪，又被称作“爱神之泪”。

与众不同的“爱神之泪”制作方法并不复杂，只要将高温熔化的玻璃靠重力自然滴入冰水中，靠着极大的温差，鲁珀特之泪就在“冰与火”中悄然绽放。

为什么说它是“超能玻璃”呢?这是由于这种玻璃有着奇妙的物理特性。“泪珠”本身比一般玻璃坚硬很多，能承受巨大压力而不破碎，连子弹打击都不怕。

然而，若是抓住其纤细的尾巴，稍微施加一些压力，那么整颗玻璃泪滴就会瞬间粉碎，它不是简单地破裂，而是“ 粉碎性骨折”。

这是什么原理呢?

科学家用交叉偏振光镜观测到了它头部的压力分布很不均衡。

当高温玻璃滴入冰水中时，玻璃表面迅速冷却形成外壳，而壳下的玻璃仍然是液态。等内部的玻璃凝固后，会拉着已经是固态的外壳收缩，一股极大的拉应力就此产生。

“头部”强大的“外压内拉”作用力决定了鲁珀特之泪强度很大，在液压机面前也毫无惧色，面对子弹依旧昂首挺胸。

但它的尾巴却特别脆弱，轻轻一捏，便会爆炸似的“粉身碎骨”。

交叉偏振光镜观测到了它尾部越靠近尖端压力越均衡，也就是说在整个鲁珀特之泪上，尾端的“外压内拉”是最不明显的，所以尾端抗打击能力是最弱的。

这里还要讲到“裂纹扩展”原理，即当尾端外部遭到破坏时，原玻璃内残余应力迅速释放出来，裂纹以飞快的速度在其表面蔓延，玻璃瞬间化为粉末，营造出“爆炸”般的视觉效果。

这就是鲁珀特之泪矛盾特质的由来。

英雄色彩的“防弹玻璃”

当然，抗压能力强的玻璃并不是仅此一家。

1998年2月的一个夜晚，格鲁吉亚总统谢瓦尔德纳泽乘着一辆车，20多个杀手半路杀出，向其扫射并投掷手榴弹，谢瓦尔德纳泽却毫发无损。

原来，是车上特殊的防弹窗救了他一命。这种具有“英雄色彩”的新型玻璃就是“防弹玻璃”。说起来防弹玻璃的组成不算复杂，它是由普通玻璃和优质工程塑料经特殊加工得到的一种复合型材料。

例如，在两块普通玻璃层中夹上聚碳酸酯材料层，就形成了一种比普通玻璃更厚的特殊玻璃。这种玻璃抗压能力强，可以承受巨大的冲击力，可用作防弹玻璃。防弹玻璃的内部结构大致分为三层：承力层，过渡层，安全防护层。

当子弹射入防弹玻璃时，最外层的承力层被打碎，破坏弹头或改变弹头形状，削减部分子弹的能量。

减慢的子弹击中内层较为柔韧的部分——过渡层时，被阻断了去路。子弹的动能转化为玻璃的弹性势能和碎片的能量，柔韧的“夹心层”凭借内部强大的张力，“以柔克刚”，挡住了气势汹汹的子弹。

最后一关就是安全防护层，在这里，绝大部分冲击能被吸收，保证子弹不能穿过此层。就这样，看似脆弱的玻璃挡住了威力巨大的子弹。

四千年前，人类偶然发现天然形成的玻璃碎片，接受了自然界带给我们的礼物。在之后的漫长岁月里，人类从最原始的用天然形成的玻璃碎片做装饰物，到大量制作玻璃器皿和门窗，再到逐渐开发出具备各种特殊性能的特种玻璃，对玻璃的应用越来越广阔。

今天，玻璃在光伏发电领域的作用被科学家们发现，被誉为“新型节能采光材料”的低辐射玻璃应运而生。或许，不久的将来我们会见到更多神奇的玻璃。

标签：

能抵御子弹的鲁珀特之泪 尾巴却十分脆弱