第十八章 神奇的玻璃

　　為什么超級(jí)材料會(huì)是玻璃，可是我們的印象中玻璃是很脆弱的，這是因?yàn)槲覀儧](méi)有看到玻璃的本來(lái)面目。

　　這個(gè)故事還得從玻璃的三個(gè)性質(zhì)說(shuō)起，

　　首先玻璃無(wú)論是哪一個(gè)地方受到了打擊，破碎后總是一碎一大片。

　　這一現(xiàn)象，好像司空見(jiàn)慣，于是人們用脆來(lái)形容玻璃，卻依然沒(méi)有搞清楚玻璃為什么這樣脆。

　　仔細(xì)想一想，這的確是一個(gè)不好回答的問(wèn)題，能問(wèn)哭高中的物理老師。

　　實(shí)際上關(guān)于玻璃的這個(gè)特點(diǎn)，至今依然是物理前沿所研究的一個(gè)重點(diǎn)。

　　玻璃的另一個(gè)不同尋常的特點(diǎn)是它能夠受到聲音的影響而破碎。

　　雖然這個(gè)問(wèn)題有一個(gè)流行的答案，是因?yàn)楫a(chǎn)生了共振，但依然無(wú)法解釋，聲音卻不能用這種方式毀壞其他物品，哪怕把音量提升得再高。

　　而且能夠?qū)е虏Ａ扑榈穆曇?，本身的能量并不需要太大，這都將事情的矛頭指向了一點(diǎn)，玻璃可能是自己主動(dòng)破碎的。

　　第三個(gè)屬性是，玻璃被生產(chǎn)出來(lái)后都有一定的自爆概率，這種自爆現(xiàn)象是在沒(méi)有外力干預(yù)的情況下自發(fā)產(chǎn)生的，而且無(wú)法阻止和避免。

　　即便將一塊幸存下來(lái)的玻璃放在一個(gè)恒溫的保險(xiǎn)庫(kù)內(nèi)，依然會(huì)有極小的概率發(fā)生自爆。

　　玻璃是一個(gè)很奇特的物質(zhì)，擁有其他材料所不具備的一些特性。

　　實(shí)際上關(guān)于玻璃的難以回答的問(wèn)題還有很多，為何玻璃會(huì)有這種古怪的性質(zhì)，這是當(dāng)代凝聚態(tài)物理的未解之謎。

　　甚至到現(xiàn)在，玻璃究竟是不是液體都還是一個(gè)物理學(xué)家們爭(zhēng)論不休的話題。

　　不過(guò)剛才所提到的三個(gè)玻璃的特性卻有合理解釋，有一個(gè)來(lái)之于物理前沿研究成果的答案可以同時(shí)解釋這三個(gè)特性，聽(tīng)起來(lái)有一些聳人聽(tīng)聞。

　　通俗地說(shuō)玻璃內(nèi)部潛藏著無(wú)數(shù)的小炸彈，他們隨時(shí)準(zhǔn)備爆炸，可以是被外部條件觸發(fā)引爆，也可以是自爆。

　　玻璃之所以總是一碎一大片，是因?yàn)楫?dāng)其中任何一個(gè)點(diǎn)受到打擊后，隨著這個(gè)點(diǎn)上的小炸彈被觸發(fā)，這些小炸彈的爆炸又可能激活周圍的炸彈，于是引起連鎖反應(yīng)。

　　聲音能夠?qū)е虏Ａ扑榈脑蛞彩侨绱耍⒎鞘锹曇舯旧淼哪芰窟^(guò)于強(qiáng)大，而是他們觸發(fā)了那些玻璃內(nèi)原本就有爆炸沖動(dòng)的小炸彈。

　　至于玻璃的自爆現(xiàn)象，就不必再解釋了。

　　暫時(shí)拋開(kāi)對(duì)于玻璃的固有印象，我們知道組成玻璃的化學(xué)鍵是SI-O硅氧共價(jià)鍵，其鍵能非常大，很難被破壞，

　　同時(shí)共價(jià)鍵強(qiáng)度遠(yuǎn)大于金屬鍵，也就是理論上由大量硅氧共價(jià)鍵組成的玻璃強(qiáng)度上也應(yīng)該完爆金屬，可是我們一般見(jiàn)到的玻璃卻不是這樣。

　　玻璃的破碎是因?yàn)槠浔旧韮?nèi)部產(chǎn)生了自爆，玻璃原本無(wú)堅(jiān)不摧，沒(méi)有任何金屬材料能夠傷害玻璃。

　　玻璃被金屬物品擊碎，只是在這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的沖擊，觸發(fā)了玻璃上面原本就有的小炸彈，使其引爆。

　　當(dāng)然小炸彈只是一個(gè)比喻，我們將沙子加熱到高溫融化制成玻璃，打斷了他們?cè)械墓矁r(jià)鍵后重新冷卻，硅原子和氧原子很難形成整齊的框架，

　　這也就意味著必然會(huì)有原子被擠壓，實(shí)際上的我們目前所生產(chǎn)出來(lái)的玻璃，內(nèi)部并非完美排列，而是在冷卻的過(guò)程中原子間胡亂擠壓，最終導(dǎo)致了內(nèi)部隱藏著無(wú)處不在的巨大的隱患，于是形成了這些隨時(shí)會(huì)爆炸的“小炸彈”。

　　那么假如有什么辦法能讓玻璃內(nèi)沒(méi)有這些小炸彈，這種玻璃的性質(zhì)又會(huì)如何呢。

　　這種玻璃在這個(gè)世界上并不存在，可以說(shuō)是一種絕對(duì)完美和理想的玻璃，金屬在它的面前如同泥巴一樣柔軟。

　　既然是絕對(duì)理想狀態(tài)下，那么直接比較一下組成玻璃的化學(xué)鍵和組成金屬的化學(xué)鍵的強(qiáng)度。

　　組成玻璃的SI-O共價(jià)鍵其強(qiáng)度遠(yuǎn)勝于組成金屬的金屬鍵，這一點(diǎn)在一些高分子合成材料中也有體現(xiàn)。

　　雖然至今人類暫時(shí)還沒(méi)有制造出，那種內(nèi)部沒(méi)有小炸彈的完美玻璃，但是卻在逐漸嘗試著靠近這個(gè)方向，其成果便是鋼化玻璃。

　　而這個(gè)故事的開(kāi)始要從魯伯特之淚說(shuō)起。

　　魯珀特之淚的制造并不復(fù)雜，只需要把融化的玻璃滴入水中就可以得到。

　　但是它的強(qiáng)度卻非常驚人，和一般狀態(tài)下的玻璃有著天壤之別。

　　一顆五號(hào)電池大小的魯珀特之淚，面對(duì)鐵錘和電鉆的攻擊完全無(wú)視。

　　即便是遇到了子彈的攻擊，和能破壞一切的液壓機(jī)也依舊堅(jiān)挺。

　　甚至有時(shí)候面對(duì)金屬液壓機(jī)，不斷增大壓力的情況下，液壓機(jī)的兩個(gè)金屬面會(huì)變形，最終一顆很小的魯珀特之淚在幾噸的壓力之下嵌入到了變形的金屬中。

　　魯珀特之淚的造型一般呈現(xiàn)蝌蚪狀，或者水滴狀。

　　它還有另一個(gè)有趣的屬性，那就是如果在滴入水中的時(shí)候留下了一條纖細(xì)的尾巴，那么它就會(huì)因此獲得一個(gè)弱點(diǎn)。

　　只要輕輕地捏一下尾巴，之前無(wú)比堅(jiān)硬的魯珀特之淚會(huì)從尾巴開(kāi)始，從內(nèi)到外瞬間炸裂，粉身碎骨，整個(gè)場(chǎng)景非常壯觀。

　　對(duì)于魯珀特之淚的槍彈射擊實(shí)驗(yàn)，會(huì)出現(xiàn)兩種情況。

　　第一種情況，子彈粉身碎骨，魯珀特之淚毫發(fā)無(wú)損。

　　第二種情況，兩者最終同時(shí)毀滅，但是在高速攝像機(jī)的觀察之下可以看到一些細(xì)節(jié)。

　　整個(gè)過(guò)程中，碰撞的那一瞬間，最開(kāi)始依舊是子彈粉身碎骨，魯珀特之淚完好無(wú)損，甚至連一點(diǎn)擦傷都沒(méi)有留下，表面依舊光滑如初，這說(shuō)明高速的子彈是無(wú)法傷及魯珀特之淚的表面的。

　　但是在短暫的一段時(shí)間以后，之前似乎沒(méi)有受到傷害的魯珀特之淚開(kāi)始從內(nèi)到外爆炸。

　　魯珀特之淚依舊還是玻璃，沒(méi)有往其中添加任何其他物質(zhì)，滴入水中的過(guò)程中，同樣沒(méi)有發(fā)生化學(xué)上的變化，但是它為何強(qiáng)度上會(huì)有如此驚人的變化。

　　實(shí)際上玻璃本身就很強(qiáng)大，魯珀特之淚，只是讓玻璃展現(xiàn)出了它本來(lái)應(yīng)該擁有的面貌。

　　魯珀特之淚和普通的玻璃唯一的區(qū)別是最外面的一層，在將融化的玻璃滴入到水中的時(shí)候，最外側(cè)的玻璃因?yàn)楹捅涞乃苯咏佑|，瞬間凝固并定型，而內(nèi)部依然是液體狀態(tài)，當(dāng)內(nèi)部液體在凝結(jié)過(guò)程中，就會(huì)擠壓已經(jīng)定型的外殼，從而產(chǎn)生一個(gè)帶有巨大壓應(yīng)力的表層。

　　這股作用在表層的壓應(yīng)力非常之巨大，壓強(qiáng)相當(dāng)于指甲蓋大小的地方上承受著70噸壓力。

　　可是它不但沒(méi)有摧毀魯珀特之淚的表層，反而讓它更加堅(jiān)強(qiáng)。

　　因?yàn)椴ＡП旧淼膹?qiáng)度也無(wú)比巨大，能夠承受得起這股應(yīng)力。

　　同時(shí)表層所攜帶的巨大應(yīng)力，相對(duì)而言是比較整齊有方向的，它會(huì)導(dǎo)致表層玻璃上的小炸彈的爆炸方向整齊向外，當(dāng)局部受到打擊的，部分小炸彈被激活引爆后因?yàn)榉较蛳蛲猓瑥亩粫?huì)簸箕同胞，也就不會(huì)在表面互相傳遞爆炸，引起連鎖反應(yīng)。

　　玻璃的破碎必須同時(shí)滿足兩個(gè)條件，一個(gè)是局部的炸彈被激活，另一個(gè)是爆炸發(fā)生了傳遞。

　　表層巨大的應(yīng)力阻止了爆炸的傳導(dǎo)，這就是魯珀特之淚的表面，為什么受到任何打擊都不會(huì)破碎的原因。

　　但是魯珀特之淚的內(nèi)部可就沒(méi)有這么幸運(yùn)了，滴入水中后，除了表面薄薄的一層以外，里面的玻璃和普通玻璃一樣緩慢凝固，具有一樣的性質(zhì)，因此魯珀特之淚的內(nèi)部依然會(huì)傳遞爆炸，

　　所以捏斷魯珀特之淚纖細(xì)的尾巴后，它會(huì)沿著尾巴最終整體毀滅，同時(shí)魯珀特之淚也具備和普通玻璃一樣受到巨大震動(dòng)后，也會(huì)從內(nèi)向外爆炸。

　　總而言之，簡(jiǎn)單的說(shuō)魯珀特之淚表面的應(yīng)力層可以阻止小炸彈爆炸的傳播，因而讓它呈現(xiàn)出表面金剛不催的性質(zhì)，但僅僅只是表面一層有這樣的能力。

　　人們還是沒(méi)有找到辦法消除玻璃內(nèi)部的小炸彈，不過(guò)這薄薄的表面一層卻已經(jīng)讓玻璃呈現(xiàn)出無(wú)窮的潛力。

　　根據(jù)此原理人們發(fā)明了鋼化玻璃，手機(jī)上的鋼化玻璃是使用了化學(xué)的方法，讓表面同樣產(chǎn)生應(yīng)力層，但依然只是能讓表面變得堅(jiān)強(qiáng)。

　　ps 抱歉一整章沒(méi)寫劇情，不過(guò)為了寫這一章用了我五天的時(shí)間，不斷修改打磨，目的就是盡可能地把一個(gè)硬核的內(nèi)容通俗易懂地講出來(lái)，希望所有書友都能輕松看懂。

　　不喜歡這一章也沒(méi)關(guān)系，反正只要知道男主將研發(fā)一種沒(méi)有缺陷不會(huì)破碎的玻璃就行。

　　這類問(wèn)題在兩年前還是科學(xué)前沿的未解之謎，后來(lái)有所突破。

　　劇情可以夸張，但凡是涉及到技術(shù)層面都要取材之前沿科學(xué)。

　　另外網(wǎng)上有很多魯珀特之淚玩壞液壓機(jī)，還有被子彈打不碎，捏尾巴碎掉的視頻。