第十八章 神奇的玻璃(1/2)
為什麼超級材料會是玻璃,可是我們的印象中玻璃是很脆弱的,這是因為我們沒有看到玻璃的本來面目。
這個故事還得從玻璃的三個性質說起,
首先玻璃無論是哪一個地方受到了打擊,破碎後總是一碎一大片。
這一現象,好像斯通見慣,於是人們用脆來形容玻璃,卻依然沒有搞清楚玻璃為什麼這樣脆。
仔細想一想,這的確是一個不好回答的問題,能問哭高中的物理老師。
實際上關於玻璃的這個特點,至今依然是物理前沿所研究的一個重點。
玻璃的另一個不同尋常的特點是它能夠受到聲音的影響而破碎。
雖然這個問題有一個流行的答案,是因為產生了共振,但依然無法解釋,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。
而且能夠導致玻璃破碎的聲音,本身的能量並不需要太大,這都將事情的矛頭指向了一點,玻璃可能是自己主動破碎的。
第三個屬性是,玻璃被生產出來後都有一定的自爆概率,這種自爆現象是在沒有外力干預的情況下自發產生的,而且無法阻止和避免。
即便將一塊倖存下來的玻璃放在一個恆溫的保險庫內,依然會有極小的概率發生自爆。
玻璃是一個很奇特的物質,擁有其他材料所不具備的一些特性。
實際上關於玻璃的難以回答的問題還有很多,為何玻璃會有這種古怪的性質,這是當代凝聚態物理的未解之謎。
甚至到現在,玻璃究竟是不是液體都還是一個物理學家們爭論不休的話題。
不過剛才所提到的三個玻璃的特性卻有合理解釋,有一個來之於物理前沿研究成果的答案可以同時解釋這三個特性,聽起來有一些聳人聽聞。
通俗地說玻璃內部潛藏著無數的小炸彈,他們隨時準備爆炸,可以是被外部條件觸發引爆,也可以是自爆。
玻璃之所以總是一碎一大片,是因為當其中任何一個點受到打擊後,隨著這個點上的小炸彈被觸發,這些小炸彈的爆炸又可能激活周圍的炸彈,於是引起連鎖反應。
聲音能夠導致玻璃破碎的原因也是如此,並非是聲音本身的能量過於強大,而是他們觸發了那些玻璃內原本就有爆炸衝動的小炸彈。
至於玻璃的自爆現象,就不必再解釋了。
暫時拋開對於玻璃的固有印象,我們知道組成玻璃的化學鍵是SI-O矽氧共價鍵,其鍵能非常大,很難被破壞,
同時共價鍵強度遠大於金屬鍵,也就是理論上由大量矽氧共價鍵組成的玻璃強度上也應該完爆金屬,可是我們一般見到的玻璃卻不是這樣。
玻璃的破碎是因為其本身內部產生了自爆,玻璃原本無堅不摧,沒有任何金屬材料能夠傷害玻璃。
玻璃被金屬物品擊碎,只是在這個過程中產生的衝擊,觸發了玻璃上面原本就有的小炸彈,使其引爆。
當然小炸彈只是一個比喻,我們將沙子加熱到高溫融化製成玻璃,打斷了他們原有的共價鍵後重新冷卻,矽原子和氧原子很難形成整齊的框架,
這也就意味著必然會有原子被擠壓,實際上的我們目前所生產出來的玻璃,內部並非完美排列,而是在冷卻的過程中原子間胡亂擠壓,最終導致了內部隱藏著無處不在的巨大的隱患,於是形成了這些隨時會爆炸的「小炸彈」。
那麼假如有什麼辦法能讓玻璃內沒有這些小炸彈,這種玻璃的性質又會如何呢。
這種玻璃在這個世界上並不存在,可以說是一種絕對完美和理想的玻璃,金屬在它的面前如同泥巴一樣柔軟。
既然是絕對理想狀態下,那麼直接比較一下組成玻璃的化學鍵和組成金屬的化學鍵的強度。
組成玻璃的SI-O共價鍵其強度遠勝於組成金屬的金屬鍵,這一點在一些高分子合成材料中也有體現。
雖然至今人類暫時還沒有製造出,那種內部沒有小炸彈的完美玻璃,但是卻在逐漸嘗試著靠近這個方向,其成果便是鋼化玻璃。
而這個故事的開始要從魯伯特之淚說起。
魯珀特之淚的製造並不複雜,只需要把融化的玻璃滴入水中就可以得到。
但是它的強度卻非常驚人,和一般狀態下的玻璃有著天壤之別。
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