如果說起世界上最堅固的物體,大家基本上第一個想到的就是鉆石。確實,鉆石作為典雅和尊貴的象征,在日常生活中給人類帶來了無限的美好。尤其在結婚時,新郎新娘互換鉆戒也是婚禮上最隆重的儀式。但是鉆石真的是世界上最堅固的物體嗎?其實不然,最堅硬的物體其實是一種玻璃。
玻璃在我們日常生活中非常常見。如果我說玻璃要比鉆石還堅固,大家是不是會嗤之以鼻?這并不是開玩笑,雖然玻璃在我們的印象中都是非常易碎的物品,但是,世界之大無奇不有,真的有一種玻璃比鉆石還要堅硬,它就是著名的“魯珀特之淚”。

魯珀特之淚是將熔化的玻璃靠重力自然滴入冰水中,從而形成這些如同蝌蚪狀的“玻璃淚滴”。被俗稱為“魯珀特之淚”,魯珀特之淚看上去就像一條蝌蚪一樣,頭部非常圓潤,但是卻拖著一條長長的尾巴。這種玻璃有著奇妙的物理特性:淚珠本身比一般玻璃堅硬很多,能在8噸壓力下保持完好無損,但是若抓住其纖細的尾巴、稍微施加一些壓力,那么整顆玻璃淚就會瞬間爆裂四濺、徹底粉碎,畫面十分壯觀。
那么魯珀特之淚為什么會有這么特殊的性質?魯珀特之淚的奇妙其實都是“應力”在作怪。在魯珀特之淚制作的過程中,滾燙的玻璃遇到水之后,表面快速的冷卻,但是材料內部卻沒有完全硬化,還處于一種柔軟的狀態,當內部冷卻時,外部卻在收縮。這無形在玻璃的表面施加壓應力,而內部卻產生拉應力,兩種力形成一個奇妙的穩定。這也就解釋了為什么輕輕在魯珀特之淚的尾巴上一捏,他便粉身碎骨的特性,因為這應力的平衡被破壞了,當外部遭到破壞時,這些殘余應力迅速釋放出來,使得裂紋瞬間傳遍全體、支離破碎,據高速攝影技術觀測,其裂紋的傳遞速度可達秒速1450米-1900米。

其實魯珀特之淚的奇特原理也被廣泛的應用在生活中,鋼化玻璃便便應用了此原理,他硬度高,但不能像普通的玻璃那樣隨意切割,于是給人們的生活帶來了更多的可能。

中國的鋼化玻璃歷史最初始于1955年,由上海耀華玻璃廠開始試制,1958年秦皇島市鋼化玻璃廠試產成功。1965年秦皇島耀華玻璃廠開始生產軍工用鋼化玻璃,20世紀70年代洛陽玻璃廠首家引進了比利時鋼化設備。同期沈陽玻璃廠化學鋼化玻璃投入生產。20世紀70年代開始鋼化玻璃技術在世界范圍內得到了全面的推廣和普及,鋼化玻璃在汽車、建筑、航空、電子等領域開始使用,尤其在建筑和汽車方面發展的最快。
鋼化玻璃屬于安全玻璃,是一種預應力玻璃,是將玻璃加熱到接近玻璃軟化點的溫度(600-650℃)以迅速冷卻或用化學方法鋼化處理所得的玻璃深加工制品。它具有良好的機械性能玻璃和耐熱沖擊性能,又稱為強化玻璃。其特點是在玻璃表面形成壓應力層,機械強度和耐熱沖擊強度得到提高,并且有特殊的碎片狀態。為提高玻璃的強度,通常使用化學或物理的方法,在玻璃表面形成壓應力,玻璃承受外力時首先抵消表層應力,從而提高了承載能力,增強玻璃自身抗風壓性,寒暑性,沖擊性等。

工業上鋼化玻璃的制作方法主要有兩種,一種是物理鋼化法,另一種就是化學鋼化法。
物理鋼化法就是將玻璃加熱至接近玻璃的軟化溫度,然后對其兩側同時吹以空氣使其迅速冷卻,以增加玻璃的機械強度和熱穩定性的生產方法。加熱玻璃的淬冷是物理鋼化法生產鋼化玻璃的一個重要環節,對玻璃淬冷的基本要求是快速且均勻地冷卻,從而獲得均勻分布的應力,為得到均勻的冷卻玻璃,就必須要求冷卻裝置有效疏散熱風、便于清除偶然產生的碎玻璃并應盡量降低其噪音。
化學鋼化法即是通過化學方法改變玻璃表面組分,增加表面層壓應力,以增加玻璃的機械強度和熱穩定性。由于它是通過離子交換使玻璃增強,所以又稱為離子交換增強法。根據交換離子的類型和離子交換的溫度又可分為低于轉變點溫度的離子交換法簡稱低溫法和高于轉變點溫度的離子交換法簡稱高溫法。

鋼化玻璃的優點很明顯,首先它足夠安全,當玻璃被外力刺激,受到破壞時,碎片成類似蜂窩狀的碎小鈍角顆粒,不易對人體造成二次傷害。其次它強度極高,同等厚度的鋼化玻璃抗沖擊強度和抗彎強度都是普通玻璃的3-5倍。最后它熱穩定性極強,能承受的溫差是普通玻璃的3倍,最高可承受300℃的溫差變化。
當然,鋼化玻璃的缺點也是顯而易見的,首先,鋼化后的玻璃不能再進行切割和加工,只能在鋼化前就對玻璃進行加工至需要的形狀,再進行鋼化處理,過程比較繁瑣。其次,鋼化玻璃強度雖然比普通玻璃強,但是鋼化玻璃在溫差變化大,穩定性不夠,所以有自爆的可能,最后,鋼化玻璃的表面并不光滑,會存在凹凸不平的現象,有輕微的厚度變薄。

鋼化玻璃雖性能很優越,但是“魯珀特之淚”的制作過程并不復雜,而且也具有一定的危險性,這種美到讓人心碎的“魯珀特之淚”你想要嗎?