世界上有這樣一種物體，
它特別脆弱，又特別堅硬。
沒錯，它就是一塊矛盾的玻璃，
名字叫做「魯珀特之淚」，
又被稱為「荷蘭淚」。
（燈泡碎裂的瞬間）
小科君起初是不信的，什麼東西能夠既容易碎，又不容易碎呢？更何況，它還只是一塊易碎的玻璃。
（真的嗎？我不信）
No.1 玻璃是怎麼形成的？
我們知道，固體物質一般可以分為晶體和非晶體。晶體是指在微觀結構上粒子作周期性排列的固體，像雪花、鑽石和食鹽這種是大的單晶，而大部分金屬、陶瓷等都是多晶（多晶是由兩個以上單晶組成的結晶物質）。
非晶體主要特徵就是沒有晶體的長程有序性特徵，內部粒子間的結合是無規則的。而玻璃是最常見的一種非晶體。
（重點看玻璃QwQ）
玻璃具有各向同性、無固定熔點、漸變性與可逆性。一般是用多種無機礦物為主要原料，另外加入少量輔助原料製成的。它的主要成分為二氧化矽和其他氧化物，都是矽酸鹽復鹽。
玻璃一般可以分為二氧化矽玻璃和特殊玻璃。其中大部分屬於前一類。
雖然熔融的二氧化矽本身就是一種極好的玻璃，但是二氧化矽的熔點是1700多攝氏度，達到如此高的熔點所需要的能量非常大，也就會使玻璃售價非常昂貴（比如一些熔石英的光學鏡片，價格比普通玻璃貴的多）。
所以在製作普通玻璃時加入碳酸鈉作為助熔劑是為了降低二氧化矽的熔點，通過向二氧化矽中加入約25%的氧化鈉，可以將二氧化矽的熔點從1700多攝氏度降低到850攝氏度。
（可能是玻璃球製作過程）
但是這種玻璃又很容易溶於水（這種溶液叫水玻璃）。所以要加入氧化鈣使玻璃不易溶。
No.2 「魯珀特之淚」有多矛盾？
（這就是「魯珀特之淚」）
那麼，這個蝌蚪狀的玻璃為何易碎又不易碎呢？
尾部非常脆弱
在切斷它的尾部時，由於內部張力無法維持而導致爆炸性破碎，魯珀特之淚在當尾巴被切斷時，會爆炸性的分解成粉末。
頭部具有異常的強度
如果單單給其頭部施壓，可以承受15000牛頓的力。這其實是由於頭部外表面附近存在巨大的殘餘應力導致的，甚至子彈打中它都不會碎。
後來，研究人員將荷蘭淚懸浮在透明液體中，使用偏光鏡測量了光線穿過玻璃時的光學延遲，然後使用這些數據來解析整個魯珀特之淚中的應力分布。
結果表明，液滴的頭部具有比以前認為的高得多的表面壓縮應力，最高可達700兆帕，這是大氣壓的近7,000倍。該表面壓縮層也很薄，約為液滴頭部直徑的10％。
原理是什麼呢？
當熔融的玻璃碰到水，外層會很快冷卻，而內層仍保持熔融狀態。熱膨脹的作用使液體在變熱時膨脹，在冷卻時收縮。
當整個過程結束時，這些相等的推拉力會在一條長鏈中累積，該長鏈從液滴的頭部延伸到尾部。
水滴冷卻後，便會鎖定在這種高張力狀態下 。
只是有一點，如果它的任何一部分損壞了，整個魯珀特之淚就會破碎。
怎麼才能製作一條「魯珀特之淚」？
（製作魯珀特之淚的過程）
答案很簡單，將熔融玻璃滴入冷水中產生的玻璃珠，該玻璃珠會呈現蝌蚪狀，尾巴細長的形態。
No.3 「魯珀特之淚」的前世今生
「魯珀特之淚」是如何得名的呢？
據傳是查理一世國王的侄子魯珀特王子是1660年率先將這種奇特的玻璃製品帶到英格蘭的。這個小東西還被帶到了朝廷上，用來戲弄人，所以被稱為魯珀特之淚。
但這些玻璃最早可以追溯到1625年，那時就已經在德國北部的梅克倫堡製造的。不過據稱它們是在荷蘭發明的，所以也叫荷蘭淚。
現在，魯珀特之淚的作用可不再是戲弄人了，用淬火法生產鋼化玻璃可能受到了魯珀特之淚製作過程的啟發。
而且，這種魯珀特之淚自然界也有，至少從19世紀開始，人們就知道一定條件下在火山熔岩中會產生類似於荷蘭淚的岩石。
（熔岩形成的類似結構）
研究人員在實驗室研究了荷蘭淚的爆炸性碎裂產生的玻璃顆粒，以更好地了解活火山中儲存的熱應力驅動的岩漿碎裂和火山灰灰分的形成過程。
沒想到一塊玻璃也可以如此「矛盾」，
你還知道有什麼這樣的東西嘛？
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編輯：銘銘
圖片：來自網絡
本文編輯自：中科院物理所、科普中國
科普蘇州
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文章來源: https://twgreatdaily.com/zh/UgX6RG8BMH2_cNUg3U3Q.html