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魯伯特之淚
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==歷史==
17世紀, [[ 英國 ]] 國王查爾斯二世從魯珀特王子從德國帶來了一些這樣的玻璃液滴,雖然液滴的頭部非常硬,以至於能夠承受 [[鐵鎚| 錘子 ]] 的敲打,但是尾部非常脆弱,用手指就能破壞尾部,而且會使整個液滴立即分解成細粉末。1994年,普渡大學的Chandrasekar博士和劍橋大學的MM Chaudhriri使用高速框架攝影來觀察粉碎的過程。從他們的實驗得出結論,每一滴的表面經受高度壓縮應力,而內部經歷高張力。所以液滴處於不穩定的平衡狀態,很容易被折斷的尾巴擾亂<ref>[https://kknews.cc/science/aoy3jox.html 科學家們解開了魯珀特王子之淚400年的神秘面紗]每日頭條</ref>
魯伯特王子雖然沒有發現這些水滴,但他在1660年將水滴帶到英國後在水滴的 [[ 歷史 ]] 中發揮了作用。他將水滴交給了查爾斯二世國王,後者又在1661年將水滴交付給了皇家學會(年)進行科學研究。皇家學會的一些早期出版物對這種液滴進行了描述,並描述了進行的實驗。這些出版物中有羅伯特•胡克(Robert Hooke)於1665年出版的《顯微照相》,後來他發現了胡克定律。他的出版物正確地闡明了關於魯伯特親王滴劑的大部分說法,而沒有比當時更全面的理解。彈性(胡克本人後來做出了貢獻)以及脆性材料由於裂紋的傳播而失效,對裂紋擴展的更全面了解必須等到1920年AA Griffith的工作。
==應力==
===頭部表面壓應力===
液滴的頭部具有比以前認為高達700兆帕的高得多的表面壓應力,這是大約7000倍的大氣壓。該表面壓縮層也較薄,是頭部直徑的10%左右。這些值使液滴頭具有非常高的斷裂應力。為了打破液滴,必須產生進入液滴內部 [[ 張力 ]] 區域的裂縫。由於表面上的裂紋傾向於平行表面,所以不能進入張力區域。相反,打破液滴的最簡單的方法是打破尾巴,因為這個位置的干擾使裂縫進入張力區。
===殘餘應力===
液滴的異常特性即噴頭的強度,是噴頭外表面附近存在巨大的壓縮殘餘應力(高達700兆帕斯卡(100,000 psi))的直接結果。這種應力分佈是通過使用玻璃的應力誘發雙折射的自然特性以及採用3D光彈性技術來測量的。由於殘餘壓縮應力而產生的高斷裂韌性使魯珀特王子的油滴成為 [[ 鋼化玻璃 ]] 的最早實例之一。
===崩解===
倫敦皇家學會的筆記和記錄中對魯珀特親王的滴劑的早期歷史進行了學術研究。滴劑的大部分早期科學研究是在皇家學會進行的。這些滴劑早在1625年就已在德國北部的梅克倫堡製造。皇家學會對它們進行了科學的研究,對它們異常性質原理的闡明可能導致了鋼化玻璃生產工藝的發展,該工藝在1874年獲得了專利。
1994年, [[ 普渡大學 ]] 的工程學教授Srinivasan Chandrasekar和劍橋大學材料小組的負責人Munawar Chaudhri使用高速構圖照相術觀察了液滴的破碎過程,並得出結論,液滴表面承受高壓縮應力,內部承受高拉力,形成不平衡狀態,很容易折斷尾巴。但是,這留下了一個問題,即如何在魯珀特親王的整個下場過程中分散壓力。
通過淬火生產鋼化玻璃的過程很可能是受液滴研究的啟發,因為它是由 [[法國]][[ 巴黎 ]] 弗朗索瓦•巴泰勒米•阿爾弗雷德•羅耶•德拉•巴斯蒂於1874年在英國獲得專利的,就在V. De Luynes發表帳目僅一年之後他對他們的實驗。
==應用==
在發表於2017年進一步的研究,團隊配合Hillar阿文,在教授合作塔林理工大學在 [[ 愛沙尼亞 ]] 使用的傳輸偏光鏡從紅色測光的光學延遲LED當它穿過玻璃滴時,使用這些數據來構造整個滴中的應力分佈。表明在高達700兆帕斯卡(100,000 psi)的壓力下,液滴的頭部具有比以前認為的高得多的表面壓縮應力,但是該表面壓縮層也很薄,僅約為容器頭部直徑的10%。
這使表面具有較高的斷裂強度,這意味著有必要產生一條進入內部張力區域的裂紋,以使液滴破裂。由於表面上的裂紋傾向於平行於表面生長,因此它們無法進入張緊區域,但是尾部的干擾會使裂紋進入張緊區域。