子弹也无法穿透的玻璃,《三体》中“水滴”飞行器的原型?

小夏 科技 更新 2024-02-24

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在刘慈欣的科幻巨著《三体》中,三体文明创作了一部名为《三体》的小说。水滴“太空探测器。

它因其流线型外观而得名,类似于一滴水。 在对“水滴”表面物质进行微观分析的过程中,科学家们遇到了一个颠覆常理的惊人发现:即使使用最先进的显微镜设备,观察范围也可以放大到1000万倍表面仍然像镜子一样平坦,没有分子水平的结构细节

这一发现直观地揭示了”“水滴”材料的硬度达到了令人难以置信的水平,超出了当时人类所能理解的极限。

刘慈欣提到的“水滴”探测器的形态设计借鉴了“.鲁珀特的眼泪“。 水滴探测器并不直接类似于鲁珀特的眼泪,但它们的强度和结构特性有惊人的相似之处。

鲁珀特的眼泪以英国国王查理二世的弟弟的名字命名鲁珀特王子港

鲁珀特王子港发现了一种独特的玻璃制品,它是通过将熔融玻璃滴入冰水中快速冷却而形成的蝌蚪形玻璃体当受到力击时,它的头部异常坚硬,能够承受很大的冲击而不会断裂但如果其细长的尾巴稍有损坏,整个泪珠就会因为内应力的释放而瞬间破碎。后世称这种身体压力大的玻璃滴为“鲁珀特的眼泪”。

大家都知道,在莫氏硬度表上,金刚石(金刚石)的硬度等级为10,这意味着它具有所有天然矿物中最高的硬度,不会被其他矿物划伤。

虽然在硬度上,《鲁伯特的眼泪》无法比拟,但在在抗压强度上,《鲁伯特的眼泪》的头几乎要打,甚至大大超过。。有人做了一组实验,“鲁伯特的眼泪”不仅能抵抗子弹的冲击,还能抵抗20吨左右的压力。

鲁珀特的眼泪过去了快速将炽热的玻璃液滴放入冷水中䍬。

当高温熔融玻璃与冰冷的水面接触时,液滴表面由于极端的温差而迅速冷却凝固形成外壳,而内部则保持高温液态。 随后,内部玻璃在缓慢冷却时会收缩但是由于外观已经变硬结果产生巨大的内部拉应力,使玻璃珠形成不均匀的应力分布状态

虽然鲁珀特的眼泪具有非常高的抗压缩性,但它的薄弱环节在于其细长的尾巴,其应力水平相对较低且体积小,因此即使是轻微的伤害也会迅速触发累积的内应力的释放。

一旦尾部损坏,就可能导致应力平衡的破坏内部积聚的压力瞬间沿着裂缝扩散,就像连锁反应一样导致整个“撕裂”在几毫秒内爆裂并瓦解

《三体》**就是这样设计的液滴图案,强调外星文明的技术复杂性,创造出地球上从未见过的坚固材料和结构,如“鲁珀特的眼泪”。它具有不寻常的物理性质

这种设计不仅营造出紧张和悬念的氛围同样“像鲁珀特的眼泪”也是一个漏洞,水滴检测器可能有其未知的弱点,而人类角色需要弄清楚如何与这个强大的对手作战。

虽然《鲁珀特的眼泪》在现实生活中几乎没有应用,但它是研究材料力学性能、应力分布和断裂力学的理想模型

通过研究这种奇怪的现象,科学家们可以更好地了解材料如何应对复杂的应力环境并开发新的应力环境复合材料和结构设计,例如汽车安全玻璃、防弹材料等寻求灵感。

总之,鲁珀特的眼泪以其矛盾而迷人的特征,揭示了应力控制和材料断裂行为的奇妙世界,是科学界的一朵妙花,也是科普教育中材料科学与工程的优秀案例。

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