魯珀特淚(英語:Prince Rupert’s Drop;直譯「魯珀特王子滴」)、或魯伯特水滴,稱為荷蘭淚(英語:Dutch tears)[1],萊茵河魯珀特親王名字命名。
是熔化玻璃靠重力滴入冰水中,會形成這些蝌蚪狀玻璃淚滴。
這種玻璃有着物理特性:淚珠本身和實心玻璃什麼兩樣,捏捏錘錘,手槍子彈射擊安然無恙[2];然而,若是抓住其尾巴、施加一些壓力,那麼整顆玻璃淚會瞬間爆裂四濺、徹底粉碎。
17世紀,英國魯伯特王子熔化玻璃液滴進水內造成玻璃珠。
這種淚滴形玻璃,就算槌敲打會破碎。
但是只要玻璃滴尾部弄破,它會突然爆碎成粉末。
這種玩意帶到朝庭上,用來戲弄人,稱為魯伯特水滴。
發明耐刮塑膠是材料科學目標。
有了它能製造窗户供飛機、火車和汽車使用,能製造更輕的手機螢幕,但目前還完全見不到任何可能。
不過,我們倒是發現了另一個解決方法,不是找東西取代玻璃,而是讓玻璃安全。
這種玻璃稱為強化玻璃,是汽車工業發明,目的減少車禍時因玻璃碎片造成死傷。
不過,它科學起源來自 1640年代一個奇珍異寶,叫「魯珀特淚」。
魯珀特淚是淚滴狀玻璃,底端能耐壓,鋭頂端只要有損傷會爆裂。
它製作,只要滴玻璃熔漿滴入水中就行了。
玻璃窗成為於迎接顧客象徵,代表生意往來開放且實在。


因為只要出現裂隙,擠壓力道會裂隙壓平。
如此,玻璃表層變得,鐵鎚敲會碎裂,不可思議。
物理定律,維持表層壓應力,玻璃內部有大小相等、方向相反「張應力」,因此淚滴中央原子受到張力,彼此向外拉開,感覺像引燃小型火藥庫。
只要表層應力,例如尖端凹陷,整顆淚滴會發生連鎖反應,讓內部張力原子全部瞬間彈回原位,使玻璃炸成碎片。
這些碎片利得可以割傷人,但到會造成大礙。
因此要讓擋風玻璃擁有性質,只要找到方法迅速玻璃表層,產生魯珀特淚壓應力。
這個原理製作出來強化玻璃拯救了無數生命,靠著它車禍時碎成數百萬個小碎片能力。
幾年來,玻璃變得安全。
我西班牙撞到擋風玻璃是一代安全玻璃,稱為膠合玻璃。
我會知道那是安全玻璃,是因為它雖然魯珀特淚碎得,形狀保持,即使我和它同時飛越引擎蓋摔到柏油路上,它是一片。
這種新型強化玻璃中間夾了一層塑膠,有如黏膠讓玻璃了會散裂。
這層塑膠稱為夾層,是防彈玻璃原理,只是防彈玻璃夾了不只一層塑膠。
子彈擊中防彈玻璃時,最外層玻璃會碎裂,吸收掉子彈部分能量並讓彈頭變。
子彈推著玻璃碎片穿透底下塑膠夾層,而夾層有如流動糖蜜,衝擊力分散到面積,而非集中一個點上。
就算子彈順利穿透夾層,它會遭遇另一層玻璃,一切經歷得來一次。
玻璃和塑膠夾層,防彈玻璃能吸收能量。
一道夾層能阻擋住九釐米手槍子彈,三道夾層能阻擋點四四麥格儂手槍子彈,八道夾層可以讓你承受 AK47步槍攻擊。
,如果玻璃能防彈透明,其實沒什麼意義,因此難題夾層,而讓塑膠和玻璃折射係數吻合,讓光線穿透兩者時會彎折多。
這種安全玻璃需要技術,因此造價,但多人願意花錢買心安,使得膠合玻璃開始可見,不僅裝車上,更出現在現代都市各個角落,讓都市像玻璃宮殿。
2011年夏天,英國許多市區發生暴動。
我看著電視畫面,不由自主察覺到這些暴動和我過去看到。
攻擊者磚頭能次次砸破玻璃,因為許多店家改裝了強化安全玻璃。
這股潮流應該會繼續蔓延,店家不僅玻璃來保護物品,保護自己。
之前有人提議使用膠合玻璃製作啤酒杯,希望遏止酒吧和夜店裡客人拿酒杯當武器。
現在我們無法想像,若少了玻璃,現代城市會是什麼模樣。
我們一方面希望建築物能幫我們遮風擋雨,這建築物目的,但另一方面,每回談到新家或工作場所時,許多人第一個問,採光如何?現代都市裡每天竄起玻璃建築,工程師面這個兩提出解答,既能我們抵擋風雨和,受和外力侵犯,委屈自己生活漆黑環境中。
許多人每天大多數時間在建築物裡度過,是玻璃讓我們室內生活、。
玻璃窗成為於迎接顧客象徵,代表生意往來開放且實在。
沒有櫥窗店面不算店面。
玻璃我們如何看待自己貢獻良多。
你金屬表面或池塘見過自己倒影,但我們大多數人來説,玻璃鏡子才是自我形象後、裁判。
相片和錄影畫面是透過鏡片得以記錄下來。
有人説,地球上找不到多少地方是人跡了,但這麼説人往往只想到肉眼可見世界。
只要拿起放大鏡到家裡任何一個角落,會發現一個世界等著你探索。
強力鏡會帶你進入另一個世界,裡頭充滿各種稀奇古怪微生物,而望鏡會帶你一窺宇宙和其中藴含無限可能。
螞蟻螞蟻世界構築城市,細菌細菌國度造橋鋪路,人世界、城市與文明一點,只有一點眾,我們擁有一種材料,可以讓我們超越人尺度,那玻璃。
玻璃讓這一切成為可能,我們它缺乏感情。
世人很少像木頭地板或鑄鐵結構火車站謳歌玻璃,很少輕撫雙層隔窗户欣賞它質感。
這是因為玻璃本質上是毫無特色材質,它、透明而冰冷,少了幾分人味。
人類喜歡色彩、緻、或奇形怪狀玻璃,只是這種玻璃往往中看不中用。
有用玻璃,是我們用來建構現代城市玻璃,它平,而且完全透明,討喜、認識,因為它最隱形。
玻璃人類歷史和生活如此,卻未能贏得我們喜愛。
打破玻璃感覺是驚嚇、疼痛,像我西班牙出車禍時那樣,但我們會覺得自己打破了什麼物品。
我們擔心自己,心想玻璃換。
因為我們總是看穿它而不是看到它,使得玻璃無法成為我們生活中備受事物。
它受人重視特質讓它得不到我們鍾愛。
玻璃不僅光世界潛形匿跡,我們文化中隱而不現。
本文摘自《10種物質改變世界》,天下文化 出版。
一抹奈米防汙塗料,不用劑,玻璃能亮晶晶
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過去十年是人類史上日子,且全球海平面上升速度加快原來 3 倍 [1],氣候變遷不是未來式,而是現「熱」映中。
若地球升温攝氏 1.5 度,氣候變化可能變得無法挽回,而且上升海平面會入侵沿海城市與人口稠密平原區,人類生存會面臨挑戰,避免如此災難,IPCC 訂定了全球行動基準:2030 年前,全球碳排放量需減半[2],時限只有不到十年時間。
可是人類所有活動,會造成二氧化碳排放,道要靠薩諾斯彈個手指消滅一半人類嗎?行為 duck !我們只需要將「碳中和」概念貫徹於生活中可以了。
碳中和(carbon neutrality),是指通過使用碳能源取代化石燃料、植樹造林、節能減排方法,抵銷各種產品或活動造成二氧化碳排放,實現負抵消,達到「零排放」做法。
但無論是碳補償系統或是再生能源產業,需要花時間來建設,那麼,有什麼是我們日常生活中可以?——有!那玻璃回收。
玻璃是石英(SiO2,砂主要成分)混合了定量碳酸鈉碳酸鉀後, 1,500 °C 熔煉爐中燒製而成,是一種透明、高硬度材料,具有成分安定特性,所以許多化學會使用玻璃瓶來盛裝。
但是因為腐化特性,如果廢玻璃作為垃圾處理,無論是掩埋或是焚化,無法處理廢玻璃,玻璃碎片成為土壤中分解物質。
直到回國後,於 2017 年起在台灣猛禽研究會(以下簡稱猛禽會)進行猛禽救傷,發現數猛禽撞窗而癱瘓,意識到窗殺於野鳥衝擊。


延伸閱讀…
其中「原型利用」是能減碳利用模式,像是台灣煙酒公司及台灣青島啤酒公司其使用啤酒瓶容器,透過回收瓶費制度及逆向回收系統,將收回玻璃酒瓶經清洗與高温消毒處理後,可以複裝填啤酒產品。
生產新玻璃,加熱原料「碳排量」若是生產玻璃瓶,加熱原料時需要燃燒天然氣來達到高温,這個步驟佔玻璃製造碳排放量 75% 85%,其他排放量大多是來於原料之間化學反應副產物[3]。
之相比起來,「原型利用」是零碳排作法,是最節省成本與材料資源方法。
即使是直接利用平板玻璃,粉碎後煉製成玻璃能大量減少碳排放量,因為融化碎玻璃所需要温度,能減少燃料使用,而且碎玻璃融化時,會像石英沙原材料釋放二氧化碳,從而減少碳排放量。
除此之外,粉碎玻璃粒料還可以作為玻璃瀝青、透水磚環保建材材料。
然而這種回收、用途泛的材料,大多數國家作垃圾掩埋,什麼?美國玻璃回收率僅 31%,算是放牛班歐洲是少數妥善回收玻璃地區,是全球回收玻璃領頭羊,所有 27 個歐盟成員國以及英國,回收了境內四分之三容器玻璃,並且每個玻璃製品使用了 52% 回收材料,而且他們希望做到,當地玻璃容器業有一個願景:希望能 2030 年以前將容器玻璃收率達到 90%。
歐洲相比,美國消費習慣環保概念仍十分落後,美國國家環境保護局(Resources in Traditional Chinese Language)數據,僅 2018 年美國 700 萬噸玻璃作垃圾掩埋了,佔所有城市垃圾 5.2%,有 31% 玻璃容器回收。
,還是有部分區域發性在為玻璃回收做出貢獻,像是有美國維吉尼亞州阿靈頓郡玻璃包裝協會,他們努力 2030 年前將玻璃容器回收比例提高到 50%;而南非玻璃回收公司(Glass Recycling Company),整個南非玻璃回收率從 2005-06 年 18% 提高到 2018-19 年 42%。
但其他開發中國家——例如中國、巴西或印度,沒有公佈回收現況報告或者未來計畫,然而這些國家有著生產力消費力,環保未來要大家參與,否則是寶貴資源浪費。
玻璃是透明,但不能視而不見地埋起來工業革命開始,人類使用石化燃料、排放温室氣體,未來十年內,二氧化碳會達到足以改變氣候濃度,放縱消費習慣是該懸崖勒馬了。
玻璃是必不可少材料,我們可以繼續使用,只需要確保它正確地回收利用,而不是埋進垃圾場裡,能大大減製造過程產生二氧化碳,邁向循環綠色供應鏈。
讓我們玻璃回收利用開始做起,讓回收玻璃成為「碳中合未來」敲門磚!註 1:再生能源證是再生能源電力生產證明,以度或千度電量單位,憑證上會紀錄這批電力發電方式、生產地點及生產時間,並透過國家認可第三方認證,證明你買到是電,稱綠電證。
造成碳排一方可以購買再生能源證,於是自己產出的碳排放量交由再生能源業者回收。
全球各地大城市當中,建築玻璃鏡子設計,會發生鳥類飛行時錯認這些是可飛行路徑,導致撞上而造成傷亡「窗殺」事件。
窗殺可歸納為日間撞擊夜間撞擊,兩者成因。
窗殺事件層出不窮,台灣該正視此問題,並研擬出相關預防措施。
有一種人為無心,造成每年上億隻野鳥死亡。
這種撞擊玻璃或建物而導致稱為窗殺 (bird-building collisions 或 bird-window collisions)。
世界各地每年有多起窗殺案例,舉例來説,美國有 3 億 6500 萬 ~ 9 億 8800 萬起案例、加拿大約 1600 ~ 4200 萬起及南韓每年約 800 多萬隻野鳥死亡。
有一種人為無心,造成每年上億隻野鳥死亡。
圖/mradsami@Pixabay雖然北美野鳥窗殺議題研究 30 多年,但在台灣很少提及討論,相關研究付之闕如。
回歸到窗殺發生原因,為何鳥類撞玻璃呢?北美研究窗殺議題多年,美國明尼蘇達州奧杜邦學會 (Audubon Minnesota) 於 2010 年 5 月出版《鳥類安全建築指南》(Bird-Safe Building Guidelines),將窗殺歸納為日間撞擊夜間撞擊。
一些半户外環境,如公廁或游泳池設立鏡子,鏡像效果導致鳥類無法分辨影像,以為反射遠景或山林影像可以飛過,因此一頭撞上,嗚呼。
夜間撞擊原因燈塔效應 (beacon effect),當夜間空氣濕度,或有霧氣或霧霾時,建築物燈光會吸引遷徙中鳥類,導致鳥類迷航而誤撞建物。
筆者於 2013~2015 年間服務於美國明尼蘇達大學猛禽中心 (The Raptor Center, University of Minnesota),當時聽聞明尼亞波利斯 (Minneapolis) 市中心興建美國合眾銀行體育場 (U.S. Bank Stadium),並計畫採用大面積玻璃作為建築設計。
筆者當地工作期間數次路過該體育館改建前休伯特‧漢弗萊體育場 (Hubert H. Humphrey Metrodome),於當時窗殺涉入,是無意間一名猛禽中心志工聊天而討論到此事,他表示擔心這棟建築未來於當地鳥類衝擊。
而筆者先前擔任野生動物獸醫師職涯中,不時會接獲窗殺案例,但於佔傷病原因比例並,所以過去筆者認為這只是見。
直到回國後,於 2017 年起在台灣猛禽研究會(以下簡稱猛禽會)進行猛禽救傷,發現數猛禽撞窗而癱瘓,意識到窗殺於野鳥衝擊。
延伸閱讀…
後來明尼亞波利斯體育場於 2016 年落成,當地研究人員蒐集並分析 2017 ~ 2018 年間野鳥撞玻璃案例,他們合眾銀行體育場外,監測地其它 20 棟具窗殺風險建築。
調查期間蒐集 1000 多起鳥類窗擊案例,發現合眾銀行體育場窗擊事件佔所有 21 棟建築第二高位(225 ~ 229 件),其中包括 42 種鳥類(該研究調查到窗殺鳥種 75 種)。
報告中指出窗殺會季節而有所變化,秋季於春、夏二季(冬季當地過去研究窗殺機率,故此研究其納入),秋過境期窗殺比率春過境期四倍,而候鳥遭窗殺數量,前五名物種是候鳥,白喉帶鵐 (Zonotrichia albicollis)、喉蟲森鶯 (Leiothlypis ruficapilla)、橙頂灶鶯 (Seiurus aurocapilla)、黃喉地鶯 (Geothlypis trichas) 灰綠叢森鶯 (Leiothlypis peregrina),佔此研究窗殺比例 50%。
北美許多地區有類研究報告長期監測活動,但台灣窗殺系統性研究目前開啟,頂多只有一些零星撞玻璃傷亡鳥類花邊新聞報導。
看到這裡,讀者會急著想知道如何防止野鳥窗殺。
其實江湖一點訣,説破不值錢,原理於想辦法讓鳥能「看到」或「看懂」眼前玻璃(無論窗户、鏡子或隔音牆)是無法通過阻隔物。
因此,改善玻璃材質,如霧面、雕花或蝕刻圖案;玻璃上裝飾,如貼或畫上密集圖案或大面積圖案;與玻璃外佈置,如掛上許多垂墜物、植生牆、圍欄和隱形鐵窗,有防治效果。
但依筆者經驗,見錯誤防治法面積玻璃上貼一張猛禽貼紙或鷹眼貼紙,認為鷹形象可以嚇阻鳥兒接近,但後發現效果不彰。
魯珀特淚是冷卻熔融玻璃製成,其結構使得尾部,
頭部碎裂,展現了材料科學中特性。
既具有美感,是一個絕佳教學道具,可用於演示材料科學中壓力和衝擊特性。
特性而引起科學家和學生興趣,是探索材料科學絕佳起點。
瞭解玻璃尋常性質,體驗內部高壓威力,深入探討物質結構和性能
無論您是一位科學者、老師、學生,或者只是事物感到,
魯珀特淚成為您收藏。
它是一個令人驚歎科學教育工具,適合在學校或家中使用。
如何產生爆裂
會爆破關鍵部分是尾部,是鋭而。
要讓它爆破,您可以夾住尾部或刪去尾部一小部分。
當尾部受到破壞時,內部壓液體會突然釋放,導致整個滴形物迅速破裂。
安全起見,如果您打算實際進行這種實驗,請記住佩戴護目鏡,站安全位置上,
實驗前請詳閲讀「規格説」注意事項 爆裂保證
每一個魯珀特淚我們品質控制,無論您是科學實驗、朋友展示還是好奇心,
若您商品爆裂,我們換一個您。
魯珀特王子眼淚(Prince Rupert’s Drop)是一種形狀玻璃物體,同時具有強度和脆弱性。
這種像水滴眼淚看起來像是一條有一個圓頭和一條細長尾巴蝌蚪。
它外形呈珍珠水滴形狀,但它尾部,而頂部。
可以抵禦錘子打擊,並且即使近距離擊中子彈會破裂
(球狀頭部可承受高達664,300 牛頓(67,740 kgf)壓縮力。
公斤力)
然而,如果手指輕彈眼淚尾巴,整個眼淚,包括玻璃頭部,會變成粉末。
這種奇特物體得名於17世紀英格蘭魯珀特王子(Prince Rupert),他是這種物體早期研究者之一。
稱為「Batavian tears」和「Dutch tears 」(因為它們17 世紀初荷蘭生產)
魯珀特王子滴是通過將玻璃熔化,然後迅速冷卻而製成。
當熔化玻璃滴入水中時,它迅速,並且外部形成了外殼,
但內部是熔化液體玻璃。
這種對稱結構使得魯珀特王子滴擁有一些性質:強度:魯珀特淚頂部,可以承受高度壓力和衝擊,可以錘子敲擊,但會破裂。
弱點:只要敲擊或刪去尾部,整個魯珀特淚會迅速破裂成玻璃粉末。
魯珀特親王1660年它們帶到英國,送給了查理二世國王
查理二世1661年它們轉交了英國皇家學用於科學研究,並試圖解析它們硬度。
這些研究,後來強化玻璃生產提供了關鍵信息。
有了這個關鍵,使玻璃變得耐衝擊,在建築、汽車、航空航天中變得。
魯珀特淚間接地促使了強化玻璃工藝發展魯珀特淚歷史可以追溯到17世紀,最初是德國北部梅克倫堡玻璃工匠製作,
並整個歐洲作為玩具和珍品出售,稱為「普魯士淚lacrymae Borussicae」或「荷蘭淚lacrymae Batavicae」。
玻璃工匠們小心地保守著製作秘密,這導致了有許多水滴如何製作理論。
來英格蘭業餘科學家、瑪格麗特·卡文迪許公爵夫人
她實驗室裡幾周幾十個樣本實驗後,得出結論:
水滴頭部注入了少量揮發物質,它空氣接觸時會產生反應。
1660年魯珀特親王它們帶到英國,送給了查理二世國王
查理二世1661年它們轉交了英國皇家學用於科學研究
他它們提交國王查理二世,國王它們提交給皇家科學學會進行研究。
紀念公爵,玻璃眼淚開始稱為「魯珀特滴」。
YouTube頻道”Smarter Every Day”第86集中,
主持人Destin阿拉巴馬州Orbix Hot Glass進行攝影實驗,探討了魯珀特淚(Prince Rupert’s Drop)現象。
魯珀特淚是一種玻璃製成結構,它具有性,即使受到鐵鎚打擊破裂。
實驗使用攝影機捕捉了魯珀特淚破裂過程,並解釋了其形成原理。
► 戴護目鏡:進行實驗時,戴上護目鏡,防止爆破時可能產生碎片或碎玻璃飛濺。
► 使用表面:您敲擊魯珀特淚時,請確保它位於表面上,減少潛在損壞或飛濺。