魯伯特和液壓機哪個厲害

魯伯特和液壓機哪個厲害

魯伯特和液壓機哪個厲害魯伯特之淚是什么東西？聽上去有一種詩情畫意之感，似乎是某種與愛情有關(guān)的象征！但很抱歉，魯伯特之淚和愛情半毛錢關(guān)系都沒有，它是冷冰冰的硬核物理知識。

魯伯特之淚爆裂瞬間

它是一種玻璃制品，相傳它的硬度極高，如果對著它的頭部開一槍的話，碎裂的不是玻璃，而是子彈！但它卻又非常脆弱，只需在尾部輕輕一捏，整個直接從尾部到頭部秒碎！假如制造出一種沒有尾部的魯伯特之淚，那它豈不是天下無敵了嗎？

魯伯特之淚是怎么制造出來的？它的頭部為什么會如此堅硬？

魯伯特之淚制造非常簡單，只要將其融化的玻璃滴落在水中即可制造。相傳這是17世紀(jì)英國魯伯特王子所發(fā)現(xiàn)，說起這魯伯特可是一位帥哥，而且還傳他槍法十分準(zhǔn)確，當(dāng)然這不是本文的主題，迷妹們可以去查查他的生平！

魯伯特王子

這滴落在水中的玻璃滴急速冷卻，形成一個頭大尾巴小，像眼淚拉長了的眼淚一樣的透明玻璃滴，據(jù)說他還經(jīng)常將此物帶上議會然后跟大臣們開個玩笑，用錘子都砸不碎的的東西，結(jié)果在尾部輕輕一捏，整根玻璃滴應(yīng)聲而碎，而且是寸斷！

魯伯特之淚的神奇特性

那些錘子敲不爛、子彈擊不碎、液壓機搞不定的傳聞是真的嗎？其實可以是真的，但也可以說是假的，為什么會如此兩極分化呢，來看幾張動圖就明白了！

錘子敲不爛？還真敲不爛！

子彈擊不碎？碎了！

液壓機壓不裂？裂了！

很明顯除了錘子敲不爛的傳聞外被證實外，其它都是騙人的！但其實完全不能這樣粗暴理解，比如錘子換成十磅大錘，那么必定會敲碎！另外槍擊魯伯特之淚，子彈還真碎裂了，只是這根振動傳播到了尾部，從魯伯特之淚最薄弱的部位開始碎裂，一直到頭部！

而液壓機，如果調(diào)整其在十噸之內(nèi)，那么魯伯特之淚還真壓不碎！我們要說的是，魯伯特之淚畢竟是一個玻璃制品，卻以宇宙最喪的難題考核它，是不是太不人道了？不過我們還是要問一句：

它為什么會那么硬？尾部為什么又那么脆弱？

這要從它的制造過程說起，它是融化的玻璃液滴落在水中急速冷卻得到，因此在它的表面形成了很強的壓應(yīng)力，而在內(nèi)部則是很強的拉應(yīng)力，將材料死死的鎖在一起，形成了極高強度的特性！1994年普渡大學(xué)的S·錢德拉塞克蘭和劍橋大學(xué)的M·M·喬杜里研究了魯伯特之淚的內(nèi)應(yīng)力分布！

應(yīng)力分布

結(jié)果發(fā)現(xiàn)玻璃滴頭部表明的壓應(yīng)力高達(dá)700兆帕，幾乎是大氣壓的7000倍！這要比之前的預(yù)期要高得多。而這些壓應(yīng)力分布區(qū)域只占玻璃滴直徑約10%。那么表面應(yīng)力是怎么讓魯伯特之淚或得超高強度的呢？那是因為要讓“淚滴”碎裂，必須在內(nèi)部形成裂紋，但表面應(yīng)力與內(nèi)應(yīng)力的分布只會讓裂紋在表面延伸，因此在頭部讓“淚滴”碎裂需要消耗極大的代價！

高速攝像機下可以看到從尾部碎裂到頭部的過程

而尾部這因為因為逐漸細(xì)小，兩者表面和內(nèi)部最終會在末端回合，因此在尾部碎裂要容易得多，并且尾部的裂紋會幾乎以每秒大約1450米-1900米的速度傳遞到玻璃滴拉伸區(qū)，最終徹底碎裂，如果沒有高速攝像機，根本不要想拍下它從尾部到頭部的碎裂過程。

能制造出沒有尾巴的魯伯特之淚嗎？

既然魯伯特之淚頭部強度那么高，那么只要它的頭部，不要尾部行不行？理論上來看似乎可以，將一團球狀的玻璃滴，全方位無死角的突然出現(xiàn)在水中，比如四周同時接觸水，那么這個玻璃球?qū)诒砻嫔珊軓姷膲簯?yīng)力，而內(nèi)部則殘留拉應(yīng)力，這不就是魯伯特之淚的頭部了嗎？

似乎這在地球上無法實現(xiàn)，重力狀態(tài)下會形成水滴狀，這是無法避免的，但似乎在空間站也很難實現(xiàn)球體四周100%同時接觸水的條件。

鋼化玻璃和鋼化玻璃珠

鋼化玻璃有兩種生產(chǎn)方式，一種是物理法，加熱玻璃到接近融化點，然后快速均勻降溫，另一種是化學(xué)法（離子交換法），加熱硝酸鉀到液態(tài)，然后玻璃進去泡澡，然后撈出來均勻降溫得到鋼化玻璃！

與魯伯特之淚接近的是物理法，不過化學(xué)法也能得到類似結(jié)果，不過鋼化玻璃的溫度和冷卻速度都比不上魯伯特之淚，鋼化玻璃的壓應(yīng)力無法和魯伯特之淚相比，但它的強度和硬度已經(jīng)很高了，也非常耐敲擊，但一旦某個點被突破，那么整塊玻璃會迅速擴散碎裂！

鋼化玻璃是個大平面，所以很明顯不太合適，所以可以將玻璃珠使用鋼化玻璃的工藝來制造出鋼化玻璃珠，相信它應(yīng)該很耐摔，當(dāng)然對于玻璃珠來說，即使它不經(jīng)過鋼化加工，它也很不容易摔碎！但它無法做到魯伯特之淚的水平，顯然它也遭遇了鋼化玻璃一樣的局限。

但鋼化玻璃珠可能是最接近魯伯特之淚水準(zhǔn)的玻璃制品了！

世界上最硬氣的魯伯特之淚，扛得住子彈和鐵錘，為什么一捏就碎?

玻璃制品給人留下的總是硬和脆兩種印象，它的硬度高達(dá)莫氏硬度6.5-7，一般用來銼削金屬的銼刀只能留下一個白痕，但它卻很脆弱，輕輕一榔頭就粉身碎骨！

但世上卻有一種制造工藝非常簡單，但卻能抗住子彈轟擊，甚至在十噸的液壓機下都能堅持不碎的玻璃制品，它就是大名鼎鼎的魯伯特之淚，而這種堅不可摧的制品卻有一個致命的弱點，輕輕一捏就四散崩裂！

魯伯特之淚到底是怎么做出來的？

魯伯特之淚的制造工藝十分簡單，將融化的玻璃液滴落入冰冷的水中即可獲得，熾熱的玻璃液滴被水快速冷卻，有點像淬火過程，形成了一個水滴狀但拖這長長尾巴的透明玻璃制品。

它最奇特的特性是那個液滴的頭部可以用鐵錘敲擊都不碎，甚至紋絲不動，但在它細(xì)長的尾部卻是整個玻璃制品的“罩門”，只要輕輕一捏，直接爆裂至粉碎。

這種玻璃制品最早在17世紀(jì)初就在荷蘭出現(xiàn)，1625年傳到了德國北部的梅克倫堡，歐洲出現(xiàn)的魯伯特之淚都是從這里開始傳播的。1660年，魯伯特親王將這種玻璃制品帶入了英國，他將這種玻璃液滴制品獻給了查爾斯二世國王，后者又將其轉(zhuǎn)交給皇家學(xué)會進行研究。

羅伯特·胡克對此作出了研究，大概闡述了這種液滴為什么會從尾部碎裂的原因，荷蘭紐卡斯?fàn)柟舴蛉爽敻覃愄亍たㄎ牡显S的研究結(jié)論則比較有趣，她認(rèn)為堅固和容易碎裂的原因是內(nèi)部有少許液體的原因。由于它的怪異特性，還被帶入宮廷以用來取笑那些迂腐、不學(xué)無術(shù)的老貴族。

魯伯特之淚到底有多硬？

它的硬度前文已經(jīng)做過鋪墊了，這里就不再贅述，來幾個動圖看看它到底有多夸張！

錘子敲不破

錘子敲不破一個小小的玻璃制品，這是在有些超出大家的想象。

子彈應(yīng)聲而碎

這種材料實在是太NB了，能抗住子彈的轟擊。

被液壓機壓碎

不過請各位注意，它是在接近20噸的壓力下碎裂的，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了一半玻璃制品的強度

被子彈擊碎

但不知道各位有沒有發(fā)現(xiàn)，魯伯特之淚并不是被擊碎的，而是子彈帶來的撞擊導(dǎo)致尾部過大的沖擊而碎裂，從而迅速傳播至整根魯伯特之淚，直接碎裂成粉末。

魯伯特之淚為什么會有這種奇怪的特性？

17世紀(jì)的羅伯特·胡克拿到了魯伯特之淚后，仔細(xì)通過顯微光學(xué)仔細(xì)的研究了這種玻璃制品的結(jié)構(gòu)，斷面的紋理以及外觀的紋路都仔細(xì)的刻畫了出來，想想當(dāng)年的科學(xué)家真不容易，除了會理論研究外，至少還得有一項素描的基本技能，下圖中像印刷制品一樣的手繪作品，除了佩服還是佩服。

從羅伯特·胡克的結(jié)論：脆性材料由于裂紋的傳播而失效中已經(jīng)窺見了魯伯特之淚原理，但局限于當(dāng)時的條件，這個研究沒有進一步深入，這要到20世紀(jì)的工程師艾倫·阿諾德·格里菲斯（Alan Arnold Griffith）的工作才讓魯伯特之淚的特性廣為人知。

格里菲斯在金屬應(yīng)力和斷裂上研究而聞名，特別是1917年發(fā)明的肥皂泡在代表研究對象邊緣的幾條線之間伸開，薄膜的著色顯示出應(yīng)力的圖案的簡單方式，一直到現(xiàn)在還在廣泛使用，而魯伯特之淚的上的應(yīng)力圖案就能很容看明白為什么魯伯特之淚會有如此特性。

1994年，普渡大學(xué)的工程學(xué)教授Srinivasan Chandrasekar和劍橋大學(xué)材料小組的負(fù)責(zé)人Munawar Chaudhri使用超高速攝影技術(shù)觀察了魯伯特之淚的破碎過程，發(fā)現(xiàn)液滴表面承受高壓縮應(yīng)力，內(nèi)部承受高拉力，導(dǎo)致其不平衡狀態(tài)，形成了很容易折斷的尾巴。

2017年，該團隊的Hillar Aben在利用傳輸偏光鏡，用紅色測光的光學(xué)延遲LED當(dāng)它穿過玻璃滴來構(gòu)造整個液滴的應(yīng)力分布，在高達(dá)700兆帕斯卡的壓力下，液滴頭部具有比以前認(rèn)為的高得多的表面壓縮應(yīng)力，這個壓縮層很薄，只有直徑的10%，但它具有極高的強度，只有從后部尾巴張力擴張區(qū)域傳入內(nèi)部的裂紋，才能進入頭部張緊區(qū)域，所以在一般情況下只能從后部碎裂，而且其碎裂速度高達(dá)每秒1450–1900米。

延伸閱讀：鋼化玻璃

魯伯特之淚的副產(chǎn)品就是鋼化玻璃，這個因為研究魯伯特之淚而發(fā)現(xiàn)玻璃在熱處理之后，強度能比退火玻璃強4~6倍，經(jīng)過處理后的鋼化玻璃，輕微裂痕都會被應(yīng)力所緊壓，而內(nèi)層可能出現(xiàn)裂痕的可能性也比較低。

當(dāng)然鋼化玻璃的碎裂和魯伯特之淚有些類似，它要么不碎，要么一起碎，而且碎裂后沒有大塊，相對而言比較安全，不過它也有個缺點，就是在一定條件下比如溫度驟降或者被尖銳物刺中可能會突然爆裂。

液壓機如此厲害，有什么東西是液壓機壓不壞的嗎？

最開始知道液壓機，是因為他萬物皆可壓的宣傳。在網(wǎng)站上看過很多關(guān)于液壓機壓制物品的視頻，感覺不管是號稱子彈難以打穿的魯伯特之淚，還是堅不可摧的鉆石或鋼鐵，在液壓機的巨大壓強之下都無一幸免。但是卻有另外一種材質(zhì)的物品能夠與之抗衡，就是橡膠制品。

在一個液壓機碾壓視頻當(dāng)中出現(xiàn)過這樣一種實驗品，就是中國的橡膠拖鞋。很多網(wǎng)友在看完視頻之后都紛紛贊嘆厲害了我的國，因為在視頻中攻無不克的液壓機迎來了他的人生勁敵，即便是已經(jīng)加達(dá)到了最大的壓強，可是橡膠球卻依然敵不動我不動，敵動我就退的景象，甚至在液壓機放棄擠壓向上抬起的過程當(dāng)中，橡膠制品還重新恢復(fù)了自己的原有形狀。

這實在是讓人覺得非常的神奇，要知道就連傳說中子彈都打不透的魯伯特之淚在面對第三等級的壓強時，也會發(fā)生碎裂產(chǎn)生爆炸的現(xiàn)象。而爆炸之后的魯伯特之類還會在液壓面上形成一個深深的水滴痕跡?？催^一個俄羅斯夫婦做的擠壓魯伯特之淚的視頻，爆炸所產(chǎn)生的巨大動能，甚至把他們的防爆玻璃打出了一層細(xì)細(xì)的碎紋。

而人們也把非牛頓流體當(dāng)作過實驗對象，由于這種流體應(yīng)變能力非常的強，如果以極大的壓力快速攻擊他的話，它的表面是非常堅硬的，根本打不通，但假如你用輕柔的力量戳進非牛頓流體，那么他就會如同液體一樣流動開來。人們?yōu)榱藢⒎桥ｎD流體實驗順利進行，將它冷凍起來進行液壓。果然不出所料，凝固后的非牛頓流體，從上往下如同被撕裂一樣一層一層剝開。

在橡膠壓制的視頻當(dāng)中，卻并沒有這樣的現(xiàn)象，他不僅沒有保持變形和碎裂，還在擠壓結(jié)束之后重新恢復(fù)他的原有的形狀，足以說明橡膠材料的柔韌性堪稱一絕。