鲁伯特和液压机哪个厉害

鲁伯特和液压机哪个厉害

鲁伯特和液压机哪个厉害鲁伯特之泪是什么东西？听上去有一种诗情画意之感，似乎是某种与爱情有关的象征！但很抱歉，鲁伯特之泪和爱情半毛钱关系都没有，它是冷冰冰的硬核物理知识。

鲁伯特之泪爆裂瞬间

它是一种玻璃制品，相传它的硬度极高，如果对着它的头部开一枪的话，碎裂的不是玻璃，而是子弹！但它却又非常脆弱，只需在尾部轻轻一捏，整个直接从尾部到头部秒碎！假如制造出一种没有尾部的鲁伯特之泪，那它岂不是天下无敌了吗？

鲁伯特之泪是怎么制造出来的？它的头部为什么会如此坚硬？

鲁伯特之泪制造非常简单，只要将其融化的玻璃滴落在水中即可制造。相传这是17世纪英国鲁伯特王子所发现，说起这鲁伯特可是一位帅哥，而且还传他枪法十分准确，当然这不是本文的主题，迷妹们可以去查查他的生平！

鲁伯特王子

这滴落在水中的玻璃滴急速冷却，形成一个头大尾巴小，像眼泪拉长了的眼泪一样的透明玻璃滴，据说他还经常将此物带上议会然后跟大臣们开个玩笑，用锤子都砸不碎的的东西，结果在尾部轻轻一捏，整根玻璃滴应声而碎，而且是寸断！

鲁伯特之泪的神奇特性

那些锤子敲不烂、子弹击不碎、液压机搞不定的传闻是真的吗？其实可以是真的，但也可以说是假的，为什么会如此两极分化呢，来看几张动图就明白了！

锤子敲不烂？还真敲不烂！

子弹击不碎？碎了！

液压机压不裂？裂了！

很明显除了锤子敲不烂的传闻外被证实外，其它都是骗人的！但其实完全不能这样粗暴理解，比如锤子换成十磅大锤，那么必定会敲碎！另外枪击鲁伯特之泪，子弹还真碎裂了，只是这根振动传播到了尾部，从鲁伯特之泪最薄弱的部位开始碎裂，一直到头部！

而液压机，如果调整其在十吨之内，那么鲁伯特之泪还真压不碎！我们要说的是，鲁伯特之泪毕竟是一个玻璃制品，却以宇宙最丧的难题考核它，是不是太不人道了？不过我们还是要问一句：

它为什么会那么硬？尾部为什么又那么脆弱？

这要从它的制造过程说起，它是融化的玻璃液滴落在水中急速冷却得到，因此在它的表面形成了很强的压应力，而在内部则是很强的拉应力，将材料死死的锁在一起，形成了极高强度的特性！1994年普渡大学的S·钱德拉塞克兰和剑桥大学的M·M·乔杜里研究了鲁伯特之泪的内应力分布！

应力分布

结果发现玻璃滴头部表明的压应力高达700兆帕，几乎是大气压的7000倍！这要比之前的预期要高得多。而这些压应力分布区域只占玻璃滴直径约10%。那么表面应力是怎么让鲁伯特之泪或得超高强度的呢？那是因为要让“泪滴”碎裂，必须在内部形成裂纹，但表面应力与内应力的分布只会让裂纹在表面延伸，因此在头部让“泪滴”碎裂需要消耗极大的代价！

高速摄像机下可以看到从尾部碎裂到头部的过程

而尾部这因为因为逐渐细小，两者表面和内部最终会在末端回合，因此在尾部碎裂要容易得多，并且尾部的裂纹会几乎以每秒大约1450米-1900米的速度传递到玻璃滴拉伸区，最终彻底碎裂，如果没有高速摄像机，根本不要想拍下它从尾部到头部的碎裂过程。

能制造出没有尾巴的鲁伯特之泪吗？

既然鲁伯特之泪头部强度那么高，那么只要它的头部，不要尾部行不行？理论上来看似乎可以，将一团球状的玻璃滴，全方位无死角的突然出现在水中，比如四周同时接触水，那么这个玻璃球将会在表面生成很强的压应力，而内部则残留拉应力，这不就是鲁伯特之泪的头部了吗？

似乎这在地球上无法实现，重力状态下会形成水滴状，这是无法避免的，但似乎在空间站也很难实现球体四周100%同时接触水的条件。

钢化玻璃和钢化玻璃珠

钢化玻璃有两种生产方式，一种是物理法，加热玻璃到接近融化点，然后快速均匀降温，另一种是化学法（离子交换法），加热硝酸钾到液态，然后玻璃进去泡澡，然后捞出来均匀降温得到钢化玻璃！

与鲁伯特之泪接近的是物理法，不过化学法也能得到类似结果，不过钢化玻璃的温度和冷却速度都比不上鲁伯特之泪，钢化玻璃的压应力无法和鲁伯特之泪相比，但它的强度和硬度已经很高了，也非常耐敲击，但一旦某个点被突破，那么整块玻璃会迅速扩散碎裂！

钢化玻璃是个大平面，所以很明显不太合适，所以可以将玻璃珠使用钢化玻璃的工艺来制造出钢化玻璃珠，相信它应该很耐摔，当然对于玻璃珠来说，即使它不经过钢化加工，它也很不容易摔碎！但它无法做到鲁伯特之泪的水平，显然它也遭遇了钢化玻璃一样的局限。

但钢化玻璃珠可能是最接近鲁伯特之泪水准的玻璃制品了！

世界上最硬气的鲁伯特之泪，扛得住子弹和铁锤，为什么一捏就碎?

玻璃制品给人留下的总是硬和脆两种印象，它的硬度高达莫氏硬度6.5-7，一般用来锉削金属的锉刀只能留下一个白痕，但它却很脆弱，轻轻一榔头就粉身碎骨！

但世上却有一种制造工艺非常简单，但却能抗住子弹轰击，甚至在十吨的液压机下都能坚持不碎的玻璃制品，它就是大名鼎鼎的鲁伯特之泪，而这种坚不可摧的制品却有一个致命的弱点，轻轻一捏就四散崩裂！

鲁伯特之泪到底是怎么做出来的？

鲁伯特之泪的制造工艺十分简单，将融化的玻璃液滴落入冰冷的水中即可获得，炽热的玻璃液滴被水快速冷却，有点像淬火过程，形成了一个水滴状但拖这长长尾巴的透明玻璃制品。

它最奇特的特性是那个液滴的头部可以用铁锤敲击都不碎，甚至纹丝不动，但在它细长的尾部却是整个玻璃制品的“罩门”，只要轻轻一捏，直接爆裂至粉碎。

这种玻璃制品最早在17世纪初就在荷兰出现，1625年传到了德国北部的梅克伦堡，欧洲出现的鲁伯特之泪都是从这里开始传播的。1660年，鲁伯特亲王将这种玻璃制品带入了英国，他将这种玻璃液滴制品献给了查尔斯二世国王，后者又将其转交给皇家学会进行研究。

罗伯特·胡克对此作出了研究，大概阐述了这种液滴为什么会从尾部碎裂的原因，荷兰纽卡斯尔公爵夫人玛格丽特·卡文迪许的研究结论则比较有趣，她认为坚固和容易碎裂的原因是内部有少许液体的原因。由于它的怪异特性，还被带入宫廷以用来取笑那些迂腐、不学无术的老贵族。

鲁伯特之泪到底有多硬？

它的硬度前文已经做过铺垫了，这里就不再赘述，来几个动图看看它到底有多夸张！

锤子敲不破

锤子敲不破一个小小的玻璃制品，这是在有些超出大家的想象。

子弹应声而碎

这种材料实在是太NB了，能抗住子弹的轰击。

被液压机压碎

不过请各位注意，它是在接近20吨的压力下碎裂的，已经远远超出了一半玻璃制品的强度

被子弹击碎

但不知道各位有没有发现，鲁伯特之泪并不是被击碎的，而是子弹带来的撞击导致尾部过大的冲击而碎裂，从而迅速传播至整根鲁伯特之泪，直接碎裂成粉末。

鲁伯特之泪为什么会有这种奇怪的特性？

17世纪的罗伯特·胡克拿到了鲁伯特之泪后，仔细通过显微光学仔细的研究了这种玻璃制品的结构，断面的纹理以及外观的纹路都仔细的刻画了出来，想想当年的科学家真不容易，除了会理论研究外，至少还得有一项素描的基本技能，下图中像印刷制品一样的手绘作品，除了佩服还是佩服。

从罗伯特·胡克的结论：脆性材料由于裂纹的传播而失效中已经窥见了鲁伯特之泪原理，但局限于当时的条件，这个研究没有进一步深入，这要到20世纪的工程师艾伦·阿诺德·格里菲斯（Alan Arnold Griffith）的工作才让鲁伯特之泪的特性广为人知。

格里菲斯在金属应力和断裂上研究而闻名，特别是1917年发明的肥皂泡在代表研究对象边缘的几条线之间伸开，薄膜的着色显示出应力的图案的简单方式，一直到现在还在广泛使用，而鲁伯特之泪的上的应力图案就能很容看明白为什么鲁伯特之泪会有如此特性。

1994年，普渡大学的工程学教授Srinivasan Chandrasekar和剑桥大学材料小组的负责人Munawar Chaudhri使用超高速摄影技术观察了鲁伯特之泪的破碎过程，发现液滴表面承受高压缩应力，内部承受高拉力，导致其不平衡状态，形成了很容易折断的尾巴。

2017年，该团队的Hillar Aben在利用传输偏光镜，用红色测光的光学延迟LED当它穿过玻璃滴来构造整个液滴的应力分布，在高达700兆帕斯卡的压力下，液滴头部具有比以前认为的高得多的表面压缩应力，这个压缩层很薄，只有直径的10%，但它具有极高的强度，只有从后部尾巴张力扩张区域传入内部的裂纹，才能进入头部张紧区域，所以在一般情况下只能从后部碎裂，而且其碎裂速度高达每秒1450–1900米。

延伸阅读：钢化玻璃

鲁伯特之泪的副产品就是钢化玻璃，这个因为研究鲁伯特之泪而发现玻璃在热处理之后，强度能比退火玻璃强4~6倍，经过处理后的钢化玻璃，轻微裂痕都会被应力所紧压，而内层可能出现裂痕的可能性也比较低。

当然钢化玻璃的碎裂和鲁伯特之泪有些类似，它要么不碎，要么一起碎，而且碎裂后没有大块，相对而言比较安全，不过它也有个缺点，就是在一定条件下比如温度骤降或者被尖锐物刺中可能会突然爆裂。

液压机如此厉害，有什么东西是液压机压不坏的吗？

最开始知道液压机，是因为他万物皆可压的宣传。在网站上看过很多关于液压机压制物品的视频，感觉不管是号称子弹难以打穿的鲁伯特之泪，还是坚不可摧的钻石或钢铁，在液压机的巨大压强之下都无一幸免。但是却有另外一种材质的物品能够与之抗衡，就是橡胶制品。

在一个液压机碾压视频当中出现过这样一种实验品，就是中国的橡胶拖鞋。很多网友在看完视频之后都纷纷赞叹厉害了我的国，因为在视频中攻无不克的液压机迎来了他的人生劲敌，即便是已经加达到了最大的压强，可是橡胶球却依然敌不动我不动，敌动我就退的景象，甚至在液压机放弃挤压向上抬起的过程当中，橡胶制品还重新恢复了自己的原有形状。

这实在是让人觉得非常的神奇，要知道就连传说中子弹都打不透的鲁伯特之泪在面对第三等级的压强时，也会发生碎裂产生爆炸的现象。而爆炸之后的鲁伯特之类还会在液压面上形成一个深深的水滴痕迹。看过一个俄罗斯夫妇做的挤压鲁伯特之泪的视频，爆炸所产生的巨大动能，甚至把他们的防爆玻璃打出了一层细细的碎纹。

而人们也把非牛顿流体当作过实验对象，由于这种流体应变能力非常的强，如果以极大的压力快速攻击他的话，它的表面是非常坚硬的，根本打不通，但假如你用轻柔的力量戳进非牛顿流体，那么他就会如同液体一样流动开来。人们为了将非牛顿流体实验顺利进行，将它冷冻起来进行液压。果然不出所料，凝固后的非牛顿流体，从上往下如同被撕裂一样一层一层剥开。

在橡胶压制的视频当中，却并没有这样的现象，他不仅没有保持变形和碎裂，还在挤压结束之后重新恢复他的原有的形状，足以说明橡胶材料的柔韧性堪称一绝。