困扰了科学家的谜团:鲁伯特之泪!
反叛的鲁鲁修之天瞳困扰了科学家400年的谜团:鲁伯特之泪!
    鲁伯特之泪是一种形似蝌蚪的玻璃制品,熔化的玻璃在重力下自然滴入冰水中,形成的如同蝌蚪状的“玻璃泪滴”,就称为“鲁珀特之泪”。  虽然看似普通,但性质却一点都不普通。鲁伯特之泪的泪珠部分异常坚硬,即使用锤子敲击也毫发无损,但如果它的尾部破碎(用手指就能捏碎),泪珠就会瞬间爆裂成粉末,这一神奇现象困扰了科学家长达400年之久。  可以看到,用铁锤敲击泪滴的头部是敲不碎的。。不过当你稍微施加压力在其尾部,就会出现下面的情况。  这种神奇的玻璃最早出现在17世纪,当巴达维亚的鲁伯特王子把五颗这样的奇物献给英格兰的查理二世时,鲁伯特之泪便开始名声大噪。  1661年,这五颗鲁伯特之泪被移交给英国皇家学会以供研究,然而经过四个世纪的钻研,鲁伯特之泪兼具高硬度和自毁易碎性的秘密才被解开。研究人员表示,因为鲁伯特之泪表面的冷却速度比内部的冷却速度要快,从而使表面对内部产生强大的抗压应力,但这种压应力被内部的拉应力抵消。 只要这种应力保持平衡,鲁伯特之泪就能够保持稳定,可承受巨大的外力冲击。通常来说,由于玻璃是过冷液体而非固体,表面的任何裂纹都会以音速扩散到内部,从而导致物体碎裂。但“鲁珀特之泪”的内部和外部交界面把外力引向一边,所以裂纹无法扩散。  不过,如果尾部破碎,尾部的浅裂纹就会沿着“鲁珀特之泪”的轴线,深入头部和交界面。这会造成巨大的破坏,使得原本平衡的应力被释
放,导致鲁珀特之泪爆裂。普渡大学的博士后研究员库什克·维斯瓦纳坦说:拉应力通常导致材料断裂,如同把纸撕成两半。但如果把拉应力变成压应力,裂纹就会难以扩散。鲁珀特之泪的头部就是如此。  鲁珀特之泪碎裂的原理叫做“裂纹扩展”,源于其内部不均衡的压力:当熔化的玻璃滴入冰水中时,玻璃表面迅速冷却形成外壳,而壳下的玻璃还仍然是液态。等到核部的玻璃也冷却凝结体积变小时,液态的玻璃自然而然地拉着已经是固态的外壳收缩,导致靠近表面的玻璃受到很大的压应力,同时核心位置也被拉扯向四周,受到拉应力。当外部遭到破坏时,这些残余应力迅速释放出来,使得裂纹瞬间传遍全体、支离破碎,据高速摄影技术观测,其裂纹的传递速度可达秒速1450米-1900米,这可是5倍的音速了。

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