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聽過魯珀特之淚嗎？它被稱為世界上最堅硬的物質(zhì)之一，事實上鋼化玻璃的制造原理與它類似，當你理解這種魯珀特之淚背后的原理，那么也就懂了鋼化玻璃。

魯珀特之淚
當你把熔化的玻璃滴入水中時，玻璃會迅速冷凝，形成一個帶有長長尾巴的類似于水滴狀的玻璃結(jié)構(gòu) 。通過這種方式得到的玻璃珠也被稱為“魯珀特之淚” 。
這個名字的由來，據(jù)傳是查理一世國王的侄子魯珀特在1660年率先將這種奇特的玻璃制品帶到英格蘭的。當時在朝廷，魯珀特常用這個小東西戲弄人，于是它被稱為魯珀特之淚。

魯珀特之淚神奇的一面
這個看似普通的玻璃結(jié)構(gòu)擁有與普通玻璃完全不同的性質(zhì)，它的頭部異常堅硬。一個指甲蓋大小的玻璃頭，就可以承受20多噸的壓力，甚至如果你用子彈轟擊它的頭部，被轟碎的也是子彈自身。

之所以魯珀特之淚會擁有這么“變態(tài)”的性質(zhì)，這與它內(nèi)部的受力有關(guān)，其內(nèi)部的受力還得從它的形成開始說起。
當熔融狀的玻璃液滴滴入水中時，液滴的外表面接觸水后會迅速冷卻固化形成外殼，但其殼內(nèi)的玻璃還處于高溫狀態(tài)仍然是液態(tài) 。當內(nèi)部液態(tài)玻璃溫度逐漸降低，體積開始收縮，收縮過程會使玻璃表面產(chǎn)生一個巨大的壓應力，而內(nèi)部被外表層拉伸，產(chǎn)生拉應力。

而正是表面這層玻璃形成的壓應力，使魯珀特之淚的頭部擁有超高的強度。
我們知道，玻璃的碎裂其實就是裂紋的擴展，但對于魯伯特之淚而言，即使其表面受外力而產(chǎn)生了微裂紋，但表面巨大的壓應力會阻止微裂紋進一步的擴大，因此從宏觀上它擁有超高的抵抗外界壓力的能力，很難破碎。

但魯珀特之淚還有一個特別有趣的地方，就是它的尾部特別脆弱，并且一旦尾部被擊碎，整個魯珀特之淚也會瞬間被粉碎。之所以會產(chǎn)生這種現(xiàn)象，是因為整個魯珀特之淚內(nèi)部擁有極大的內(nèi)應力，這個應力可以達到7000倍的大氣壓。表面的壓應力與內(nèi)部的拉應力形成了一個受力平衡，但這種平衡一旦被打破，則會瞬間失衡而爆裂。
由于魯珀特之淚擁有一條細長的尾部，在凝固過程中尾部內(nèi)外部冷卻速度接近，壓應力產(chǎn)生的強化作用有限，因此比較脆弱。如果尾部一旦破碎，尾部的淺裂紋會沿著軸線深入頭部，整個結(jié)構(gòu)內(nèi)應力失衡，導致整體的爆裂。

鋼化玻璃原理類似
事實上鋼化玻璃分為兩種，一種是物理鋼化，一種是化學鋼化。
物理鋼化
物理原理與上面形成魯珀特之淚的原理類似，也是經(jīng)過一個急冷的過程。
正常的玻璃生產(chǎn)是將原料熔融后形成均勻沒有氣泡的玻璃液，玻璃液下降至一定溫度后黏度變大，具有很大的塑性，此時便可以對玻璃進行機械加工，壓延形成平板形狀。冷卻后的玻璃內(nèi)部還具有一定的應力，因此還要將玻璃在較低溫度下進行加熱后冷卻，進行退火處理，消除內(nèi)應力，形成一個穩(wěn)定的結(jié)構(gòu) 。

而鋼化玻璃則要在上述工藝最后再補上一個強化的步驟，具體過程就是在得到普通玻璃的基礎(chǔ)上，再降其加熱到650℃到700℃左右的玻璃軟化點附近，然后在玻璃兩側(cè)同時用高壓氣流吹氣，使之急速冷卻。玻璃表面快速收縮并固化，于是玻璃會形成具有巨大壓應力的表層，之后冷卻的中心部則會產(chǎn)生很高的內(nèi)部拉應力。這整個變化過程與魯珀特之淚基本類似，玻璃兩側(cè)將形成各自約為1/6玻璃厚的壓應力層，上述過程也被稱為鋼化過程。鋼化后的玻璃同樣具有很高的強度，強化原理與魯珀特之淚一樣，這里就不在贅述了。