給剪刀加個buff，輕輕鬆鬆讓玻璃破防~| 正經玩_風聞

原創：中科院物理所

最近有小夥伴留言

想知道玻璃能在水裏輕鬆剪開

到底是不是真的

這不 小編立馬拿起剪刀

結果到底是打假還是證實，一試便知

實驗器材

所標杯、剪刀、薄玻璃片（如載玻片）、水缸

實驗過程

【注意實驗安全】

如果想要嘗試在空氣中剪玻璃片，請務必做好對玻璃碎屑的防範，比如戴手套、護目鏡等，並且依然在較深的容器中操作，方便打掃清理。

本次實驗我們選用的是所裏比較容易獲得的載玻片，因為它的厚度與硬度相對合適，並且成本比較低，大家儘量不要使用過硬或過厚的玻璃片，以免玻璃碎屑或碎塊迸濺到眼中或皮膚上。

那就首先來試一下大家都嘗試過的剪圓弧

先在空氣中試着剪一下

的確能感覺到剪的比較吃力

尤其是剪第一刀的時候

由於用力過大玻璃片很容易崩開

所以力道要控制好

再剪開一個口後要收住力

才能比較容易地剪出一個“圓弧”

不過也是毛毛糙糙的

 

我們再在水中試一下

在水中確實感覺第一刀下去需要的力小很多

不過在接着剪下去的時候玻璃還是很容易崩開

但是在水中玻璃的崩裂方向與空氣中不同

試圖剪出弧線時會有很多碎屑和條狀的小塊生成

但是相對的不會對這個圓弧產生太多的干擾

所以最後的圓弧就會相對光滑一些

 

上邊做的一組對比實驗中

確實能感受到手感的不同

在水中剪玻璃有一種“酥脆”的感覺

但是無論是在空氣中還是水中

其實剪出一個圓弧都是件“技術活”

都是練習了很多次後才剪出來的，

那麼相對來説手對力道的控制就是一個沒有控制的變量

所以我們再來進行一組更暴力的對比試驗

我們將玻璃片以不同的角度快速剪成若干碎塊

來觀察一下這些碎塊有什麼不同

空氣中：

在水中：

我們將剪開後面積較大的碎塊撈出來比較

還是可以看出來在不收着力去剪的情況下

在水中的碎塊邊緣仍然相對整齊光滑一些

不過其實二者的差距並不是特別大

在水中也會剪出毛毛糙糙的邊緣

只是在統計上佔比小很多

災難現場：

原理解説

目前對於這個現象的機制解釋眾説紛紜，不過相對統一的就是玻璃中的二氧化硅，氧共價鍵斷裂，容易受到水中氫氧根（OH–）的親核攻擊，而硅原子更容易受到氫氧根的吸引，因此硅氧之間的共價鍵很容易被氫氧根打斷與水中的氫氧根離子及氫離子分別形成新的鍵，因此也降低了表面能，從而生成斷面需要更少的能量，也就更容易剪開了。

同時，由於新生成的鍵之間相互排斥，玻璃就更容易順着裂口繼續向前斷裂。所以如下圖所示，水中玻璃表面能小，又有裂口處新鍵推動，所以更容易沿着A方向斷裂；而空氣中玻璃斷裂前沿如果是在內部，由於表面能很大傾向於生成較小的新表面，就會更傾向於在附近向B方向快速斷開，就形成了空氣中剪出來的“層狀”斷口。

這大概就是水中剪出來的缺口比較光滑，而空氣中比較毛糙的原因。