【中玻網(wǎng)】一組研究電流和硅酸鹽玻璃的科學(xué)家在察覺(jué)玻璃似乎違反了一個(gè)基本物理定律后都目瞪口呆了。

　　如果你讓電流通過(guò)一種材料，電流產(chǎn)生熱量的方式可以用焦耳較好定律來(lái)描述。當材料是均勻的(或均勻的)時(shí)，溫度總是均勻分布的。

　　但在近期的實(shí)驗中卻不是這樣。一段——而且只有一段——硅酸鹽玻璃變得非常熱，以致于它熔化了，甚至蒸發(fā)了。而且，它是在比材料沸點(diǎn)低得多的溫度下進(jìn)行的。

　　純硅酸鹽玻璃的沸點(diǎn)為2,230攝氏度(4,046華氏度)。在實(shí)驗過(guò)程中，研究人員在一塊均勻的硅酸鹽玻璃中記錄的高溫為1868.7攝氏度。

　　Lehigh大學(xué)的工程師和材料科學(xué)家Himanshu Jain說(shuō):“計算結果并不能解釋我們所看到的簡(jiǎn)單的標準焦耳加熱?！?/p>

　　“即使在非常溫和的條件下，我們觀(guān)察到的玻璃煙霧也需要比焦耳定律預測的高數千度的溫度!”

　　杰恩和他來(lái)自康寧公司的材料科學(xué)公司的同事們正在調查他們在之前的一篇論文中描述的一種現象。2015年，他們報告稱(chēng)，電場(chǎng)可以將玻璃軟化的溫度降低數百度。他們稱(chēng)之為“電場(chǎng)誘導軟化”。

　　這確實(shí)是一個(gè)奇怪的現象，所以他們又做了一個(gè)實(shí)驗。他們把玻璃片放在爐子里，以交流和直流的形式施加100到200伏的電壓。

　　接下來(lái)，一縷薄薄的蒸汽從陽(yáng)較與玻璃接觸的地方散發(fā)出來(lái)。

　　賈恩說(shuō):“在我們的實(shí)驗中，靠近正較的玻璃比其他玻璃要熱一千多攝氏度，考慮到玻璃一開(kāi)始就是完全均勻的，這非常令人驚訝?！?/p>

　　這似乎違背了焦耳較好定律，因此研究小組進(jìn)行了更仔細的研究，發(fā)現玻璃并沒(méi)有像開(kāi)始時(shí)那樣保持均勻。電場(chǎng)在納米尺度上改變了玻璃的化學(xué)性質(zhì)和結構，僅僅在靠近陽(yáng)較的一小段。

　　這個(gè)區域比玻璃的其他部分加熱得更快，達到熱失控的程度——溫度的升高進(jìn)一步增加溫度，形成一個(gè)起泡的反饋回路。

　　事實(shí)證明，這一結構變化和劇烈的熱量導致一小塊玻璃達到熔點(diǎn)，而其余材料保持固態(tài)。

　　研究人員在論文中寫(xiě)道:“與電子導電金屬和半導體不同，隨著(zhù)時(shí)間的推移，離子導電玻璃的加熱變得較不均勻，形成了一個(gè)納米尺度的堿耗盡區，這樣，玻璃在陽(yáng)較附近融化，甚至蒸發(fā)，而在其他地方保持固態(tài)?！?/p>

　　換句話(huà)說(shuō)，材料不再是均勻的了，這意味著(zhù)玻璃加熱實(shí)驗并沒(méi)有完全改變我們應用焦耳第1定律的方式。

　　但這是一個(gè)令人興奮的結果，因為直到現在我們還不知道一種材料會(huì )隨著(zhù)電流的應用而失去它的均勻性。(問(wèn)題是，此前沒(méi)有人嘗試過(guò)將玻璃電加熱到如此較端的溫度。)

　　所以目前市場(chǎng)的物理定律仍然是正確的，因為一塊玻璃并沒(méi)有打破它們。但是焦耳第1定律可能需要稍作調整才能考慮到這個(gè)影響。

　　當然，這是另一種理解，可以在其他方面幫助我們。

　　“除了證明有必要證明焦耳定律，”賈恩說(shuō)，“研究結果對開(kāi)發(fā)制造和制造玻璃和陶瓷材料的新技術(shù)至關(guān)重要?！?/p>