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为什么我们在水中,能对玻璃任意裁剪,你知道原理吗?

 柳家李红 2021-06-24

玻璃是我们生活中经常接触到的事物,在大家的印象之中,它虽然极其坚硬,却又非常容易碎裂,离开了专用工具,几乎很难被切割。可今天我要告诉大家一个很适用的方法,只要将玻璃放置在水中,然后使用一把普通的剪刀就可以进行任意裁剪了,并且能够随心所欲检出自己喜欢的样子,这到底是基于什么样的原理?普普通通的水为何具备如此大的魔力,能够使坚硬的玻璃轻易折腰?要回答这个问题,我们首先要说说玻璃的基本结构。我们平时接触最多的当属石英玻璃,它其实是由无数个二氧化硅四面体单元串联起来的网状结构体。在单个二氧化硅分子中,四个顶点均有一个氧原子,他们各踞一方,共同拱卫着中心的一个硅原子,由此形成的Si -O 共价键十分牢固,所以导致剥离的硬度非常高。

要想高质量的切割玻璃,我们通常必须借助硬度更高的金刚石方行,可是Si -O共价键的牢靠性也只是相对的,或许它处在空气中时间不可催,但一旦置身于水中,就会立马变得脆弱起来,这是因为硅原子更容易受到氢氧根的吸引,从而形成新的共价键,导致自身的Si-O 共价键破损,或者产生出即将破裂的趋势,其蕴藏的键能被大幅削弱,大概减小了20倍。此时只需要较之前来说很轻的力道,就可以使共价键断裂,致使玻璃表面出现微小的裂痕。这种裂痕一旦产生,在氢氧根和外力双重侵蚀下就会迅速延伸,并且扩大,我们或许可以用“裂纹扩展”来形容此类机制,这也是为什么剪刀能够在水中轻松裁剪玻璃的原因了。

当然,这种裁剪并不是规范性的,它虽然能够听凭君以任意施为,但精度却很难把控,接口也会在裁剪的过程中不断崩坏,因此不会显得太过平滑,所以在实际的玻璃加工过程中,并没有得到直接的运用。但基于这个原理,我们还是经常能够看见它的身影,比如眼镜店打磨镜片时,就会不停的讲镜片上喷水,一是冲走上面残渣和碎屑,二是用氢氧根削弱玻璃的强度。在大多数人的认知中,水都是至柔至顺之物,似乎并不具备什么大的能量,通过水中切割玻璃,让我们认识到了水蕴藏的巨大能量,然而水的能量却不止于此。一种叫做水割的切割方式,在如今的工业生产中大放异彩,被广泛应用,将水加压到300到500兆帕之间,再通过0.05毫米的喷嘴喷射出来,就可以切割绝大部分的软性材料了,如果再向水中掺入适量磨料,大多数的硬性材料在它面前也将被轻易切开。由此可以看出,我们寻常生活中接触到的万事万物,都能够在某些方面、某些场合发挥出巨大的作用,所以大家绝不可以轻易忽视他们。其实知识就隐藏在我们生活的方方面面之中,只需要大家把他们挖掘出来,并且加以运用罢了,随时随地的留意生活,乃至学习知识,激发灵感的重要途径。

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