子彈也無法穿透的玻璃,《三體》中“水滴”飛行器的原型?

Mondo 科技 更新 2024-02-24

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在劉慈欣的科幻巨著《三體》中,三體文明創作了一部名為《三體》的小說。水滴“太空探測器。

它因其流線型外觀而得名,類似於一滴水。 在對“水滴”表面物質進行微觀分析的過程中,科學家們遇到了乙個顛覆常理的驚人發現:即使使用最先進的顯微鏡裝置,觀察範圍也可以放大到1000萬倍表面仍然像鏡子一樣平坦,沒有分子水平的結構細節

這一發現直觀地揭示了”“水滴”材料的硬度達到了令人難以置信的水平,超出了當時人類所能理解的極限。

劉慈欣提到的“水滴”探測器的形態設計借鑑了“.魯珀特的眼淚“。 水滴探測器並不直接類似於魯珀特的眼淚,但它們的強度和結構特性有驚人的相似之處。

魯珀特的眼淚以英國國王查理二世的弟弟的名字命名魯珀特王子港

魯珀特王子港發現了一種獨特的玻璃製品,它是通過將熔融玻璃滴入冰水中快速冷卻而形成的蝌蚪形玻璃體當受到力擊時,它的頭部異常堅硬,能夠承受很大的衝擊而不會斷裂但如果其細長的尾巴稍有損壞,整個淚珠就會因為內應力的釋放而瞬間破碎。後世稱這種身體壓力大的玻璃滴為“魯珀特的眼淚”。

大家都知道,在莫氏硬度表上,金剛石(金剛石)的硬度等級為10,這意味著它具有所有天然礦物中最高的硬度,不會被其他礦物劃傷。

雖然在硬度上,《魯伯特的眼淚》無法比擬,但在在抗壓強度上,《魯伯特的眼淚》的頭幾乎要打,甚至大大超過。。有人做了一組實驗,“魯伯特的眼淚”不僅能抵抗子彈的衝擊,還能抵抗20噸左右的壓力。

魯珀特的眼淚過去了快速將熾熱的玻璃液滴放入冷水中䍬。

當高溫熔融玻璃與冰冷的水面接觸時,液滴表面由於極端的溫差而迅速冷卻凝固形成外殼,而內部則保持高溫液態。 隨後,內部玻璃在緩慢冷卻時會收縮但是由於外觀已經變硬結果產生巨大的內部拉應力,使玻璃珠形成不均勻的應力分布狀態

雖然魯珀特的眼淚具有非常高的抗壓縮性,但它的薄弱環節在於其細長的尾巴,其應力水平相對較低且體積小,因此即使是輕微的傷害也會迅速觸發累積的內應力的釋放。

一旦尾部損壞,就可能導致應力平衡的破壞內部積聚的壓力瞬間沿著裂縫擴散,就像連鎖反應一樣導致整個“撕裂”在幾毫秒內爆裂並瓦解

《三體》**就是這樣設計的液滴圖案,強調外星文明的技術複雜性,創造出地球上從未見過的堅固材料和結構,如“魯珀特的眼淚”。它具有不尋常的物理性質

這種設計不僅營造出緊張和懸念的氛圍同樣“像魯珀特的眼淚”也是乙個漏洞,水滴檢測器可能有其未知的弱點,而人類角色需要弄清楚如何與這個強大的對手作戰。

雖然《魯珀特的眼淚》在現實生活中幾乎沒有應用,但它是研究材料力學效能、應力分布和斷裂力學的理想模型

通過研究這種奇怪的現象,科學家們可以更好地了解材料如何應對複雜的應力環境並開發新的應力環境複合材料和結構設計,例如汽車安全玻璃、防彈材料等尋求靈感。

總之,魯珀特的眼淚以其矛盾而迷人的特徵,揭示了應力控制和材料斷裂行為的奇妙世界,是科學界的一朵妙花,也是科普教育中材料科學與工程的優秀案例。

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