玻璃秀揭开玻璃百变面纱
  • 来源:科普时报
  • 2018-09-11 09:59



晶莹剔透的玻璃在我们的生活中随处可见:镜子、玻璃幕墙、挡风玻璃……时而点缀我们的生活,时而为我们的安全护航。辽宁卫视播出的《奇幻科学城》邀请清华大学博士、中国建筑材料科学研究总院玻璃深加工技术研究所副所长李要辉担任神奇大教授,带领我们一起揭开现代玻璃百变的面纱。

玻璃在战国就已经出现

自从人类诞生以来,在每个重要时代我们都创造了盛行一时的技术。比如说石器时代、铜器时代、铁器时代……今天的我们,是处在玻璃时代。

玻璃的繁盛在现代,它的出现却早在3000多年前,一些腓尼基商人从非洲运输天然的纯碱,有一天在贝鲁斯河入海口休息的时候,他们支锅烧饭,就把船上的纯碱搬下来,结果烧完饭后,发现锅下面有一些晶莹明亮,闪闪发光的东西!自此,人们就发现了一种伟大的材料!我国在战国时期出现了玻璃制品,那时玻璃不像现在我们日常生活中这么常见,它作为帝王将相的一个装饰品,是一种非常昂贵的奢侈品。

玻璃浸水变成“纸”

在一般的温度状态下,玻璃是易碎的,但在有些情况下,用剪刀裁剪玻璃,玻璃可以变形且不会碎裂。为了给孩子们呈现最直接的效果,李要辉老师与博士团现场做实验验证,发现当把玻璃放在水里浸泡时,可以把正方形的玻璃剪成四角圆滑的形状,李要辉分析玻璃表面有非常多肉眼看不到的微裂纹,玻璃放到水中之后,水分子会和小裂纹发生化学反应,因此小裂纹断裂所需的能量就会降低,进而剪刀裁剪玻璃的力量就会小很多,同时玻璃的开裂方向也会沿着裁剪的方向开裂,这样在水中就可以粗糙地完成一个玻璃的裁剪了。

脆弱的玻璃也能变强悍

我们常见的玻璃有一个特点,就是特别脆弱,总感觉一不小心就会碎了。其实,玻璃也有刚强坚硬的一面。17世纪德国鲁伯特亲王制作了一个像蝌蚪一样的玻璃泪滴,神奇的是,除了鲁伯特之外没有人能把这个玻璃泪滴砸碎,《奇幻科学城》将这个难题带到了现场“击打哪里更容易让‘鲁伯特之泪’整体破碎?”,李要辉老师现场制作“鲁伯特之泪”,亲自揭晓答案,击打它头部和中间时,“鲁伯特之泪”毫无反应,而当夹住它的尾部,“鲁伯特之泪”整体呈爆炸性碎裂。

李要辉解释说,由于“鲁伯特之泪”的头部压应力非常地高,相当于大气压的7000倍,换算成重量就相当于6辆小轿车的重量,就是因为它的头部呈一个非常对称的整体结构,所以破损起来的力量是非常平衡的,而它的尾部相对很细,那么在施加同样力的情况下,尾部就很容易破碎。而鲁伯特之泪的这一神奇性质在生活中就被广泛应用于常见的钢化玻璃。

生活中除了钢化玻璃还有很多种玻璃是不易碎的,例如最近流行的玻璃栈道的夹层玻璃。现场博士团和李要辉老师亲身上阵体验栈道玻璃究竟有多安全,不仅在玻璃完好无损时三人一起站上去绰绰有余,就算把栈道玻璃第一层敲碎后三人站上去还是非常安全的,李要辉解释是由于夹层玻璃有别于钢化玻璃,它是由多层钢化玻璃或别的强化玻璃加胶粘合在一起的,因此是非常牢固的。

玻璃作为一个奇妙的发明,它可以很脆弱,也可以很坚强。让我们跟着《奇幻科学城》一起,用科学的方式探索玻璃的奥秘、解读玻璃栈道的安全科学知识。


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