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玻璃是个神奇的东西，用普通沙子加热后就能制成，其用途那就更不用说了，在现代社会中几乎每天都能看到，或者使用到玻璃。 : U. V3 K+ t* t" P
但同时玻璃也有很多独特的特性，最近就看到这样一个实验，将一块普通玻璃放入水中，用剪刀就能轻松从其边缘一块块的将玻璃剪下来（不会大面积的破裂）。 ) a6 K, G/ o/ v& r$ {+ ~& ^
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甚至于还能剪出圆形。
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5 h1 l; |, D& e+ N" g |( c而将玻璃拿出水中，再用剪刀去剪玻璃就会出现大面积的破碎，跟用物体砸玻璃效果是一样的，根本就不能剪出需要的形状。
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6 j d( f5 f! U# h7 C' C那么玻璃为什么会出现这种现象呢，这是什么原理，下面一起来了解一下 8 \9 L0 v i% o6 S2 L& c
为什么能在水中剪开玻璃‍我们知道要想将玻璃直径砸开，可以直接用石头，锤子等物体猛砸就能让其破碎，而要想将玻璃切割成想要的形状，就需要使用非常坚硬的金刚石对其进行切割。 ( W6 E; Q) K: b
还有一种经常使用的办法，将一根较细的棉线在瓶子上绕几圈，然后在棉线上浇上煤油后点上火，等将棉线烧完后，直接将瓶子全部放入水中或者是在瓶子燃烧的部位浇上水，瓶子就会瞬间从棉线部位断裂成两截。
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7 a) l' ]- O& w- e- S这种切割玻璃的方法是采用了物体的热胀冷缩，通过煤油的燃烧让玻璃膨胀，再放入水中让其迅速降温，就会整齐地裂开。
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那么将玻璃放在水中，怎么会用剪刀就能随意剪切呢，其实这还是与玻璃的内部结构有关系。 6 W0 S( X" y' k' D) O% Q) e4 A
玻璃内部是由无数个小的二氧化硅多面体结构，通过串联后形成网状的特殊结构；而每一个多面体则是由外围的四个氧原子，和位于中间的硅原子组成的，它们之间是由硅氧共价键相连接着的。 $ v# L* V$ j; S! M6 @
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当将玻璃放入水中时，部分水分子会随之渗透到玻璃内部网状结构中，破坏掉原本稳定的结构，让原来的结果遭到破坏而变得脆弱，这样就更容易被剪开了。 * Z! g! k+ T7 d- A6 V8 ?' b
就是硅氧共价键变得脆弱了，而且硅原子受到水分子中氢氧根的吸引形成新的共价键，也会让玻璃不会出现大面积破裂的原因。 # f0 q* q$ ?* k
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其实，玻璃的这种特性很早就被人们发现了，所以在打磨玻璃的过程中都会不停地喷水，这会让玻璃更容易被打磨。
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但是，并不是什么玻璃都能够在水中被轻易剪断，并且剪切的效果也并没有那么好，所以在水中切割玻璃这种方法并没有大量使用，但人们利用水探索出了另一种剪玻璃的办法，那就是水刀切割玻璃。
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3 I) _4 r) j; i在水中剪切玻璃，虽然可以体验到玻璃被一点点剪掉的感觉，但还是比较危险，如果要想体验还是要戴好手套。
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玻璃的制成‍
. h" V8 c* r* }! j. x玻璃是通过对普通的沙子（主要成分是二氧化硅）加热，直到融化并变成液体为止，沙子在1600℃的高温下熔化。 : B t4 S+ ^* j& j
在玻璃厂中，将沙子与废玻璃，石灰石（碳酸钙）和苏打粉（碳酸钠）等原料在炉中加热混合。
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碳酸钠降低了沙子的熔点，这有助于节省制造过程中使用的能源和时间，但是它的缺点是会产生一种可溶于水的物质，但是可以通过添加石灰石来消除对玻璃的影响。
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最终产品称为钠钙硅玻璃(硅酸盐)，这是我们在日常生活，以及部分建筑上所使用的普通玻璃。
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玻璃的特点‍- C3 v' r7 l$ m% h+ d! J) J
在常温下，玻璃几乎是一种完美的透明，隔热和绝缘固体，并且非常耐多种腐蚀性介质。 / b# H: x5 T5 s% x) I0 z3 Q
玻璃既有我们能够看到它所具有的很多特点，如强度，透明度等，但同时它具有很多看不见的物理和化学特性。
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玻璃内部原子的堆积密度并不高，从而在原子之间留下较大的间隙或空隙，这些间隙空间共同构成了所谓的自由体积，但是，添加碱和石灰会导致玻璃的密度增加，因为这些原料中的钠离子和钙离子填充了间隙空间，因此，玻璃的密度也会随之增加。
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玻璃并没有金属那样的抗弯曲特性，而是更容易碎和破裂，这种现象也可以通过玻璃固体的原子结构来解释；由于熔融玻璃中的原子在冷却时，基本上会以非晶状顺序冻结，因此它们不会出现向四周交错生长的结构，而是向着某一个方向延伸，也就不会有很强的屈服和弯曲的特性。
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玻璃通常在加热时也会膨胀，而在冷却时则会收缩，玻璃的这种热膨胀对其突然受到温度变化冲击适应性就没有那么强，当受热的玻璃突然冷却时（例如将其浸入冰水中），由于其相对于内层的收缩，在外层中可能会产生很大的张力，这种张力可能会导致破裂，这种热冲击的抵抗力被称为玻璃的耐热性。 3 l" U ~+ O# }2 c' b$ _
参考资料：维基百科，SCIENCE TRENDS
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文中图片截取自Youtube《pixabay》 , J- F; j' W; l0 A3 v7 ]! ]
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发表于 2022-12-16 14:13:17
