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      為什么水泥和牙膏會(huì)變硬

      2023-04-27 20:44:41大科技
      小讀者·閱世界 2023年3期
      關(guān)鍵詞:油漆牙膏原理

      大科技

      有的人或許已經(jīng)知道配了水的水泥隨時(shí)間變長而變硬的原因。水泥主要由鈣的硅酸鹽和鋁酸鹽等化合物混合而成,而當(dāng)水泥遇到水,這些水泥小顆粒就會(huì)與水分子結(jié)合,然后膨脹,顆粒間的間隙也就隨之減小。時(shí)間一久,顆粒間多余的水分被蒸發(fā),顆粒之間也就越來越近,最后連在了一起,水泥也就隨之變硬。

      不過,科學(xué)家最近發(fā)現(xiàn),水泥之所以變硬,里面還有更深層次和更普遍的原因,其中的原理還適用于牙膏、油漆和黏土等物質(zhì)。

      來自美國和法國的研究人員合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn),他們發(fā)現(xiàn)水泥、牙膏和二氧化硅等材料物質(zhì)的硬度之所以會(huì)增加,是由于它們各自顆粒之間的相互接觸并“連”在一起,從而使物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。不過,這些顆粒為什么會(huì)連在一起?

      研究人員發(fā)現(xiàn),發(fā)生粒子接觸控制的原因是那些顆粒攜帶著離子。攜有離子的顆粒會(huì)帶有正電荷或負(fù)電荷,然后這些帶電顆粒會(huì)根據(jù)“帶相反電荷的粒子會(huì)相互吸引”的原理,相互吸引并連在一起,同時(shí)形成穩(wěn)定的微觀結(jié)構(gòu)。

      如今,我們已經(jīng)知道水泥和牙膏等物質(zhì)變硬的原因。只是這個(gè)原理看起來似乎有些簡單,那科學(xué)家們?yōu)槭裁匆ㄟ@么大力氣去探究它?他們知道水泥和牙膏等物質(zhì)變硬的背后原理有什么用處?

      科學(xué)家們可以利用顆粒之間緊密連接的這一原理,來預(yù)測材料物質(zhì)的性能。對于諸如水泥之類的材料物質(zhì),我們希望知道它們變硬到了何種程度;而對于油漆和牙膏等物質(zhì),我們則希望知道它們還有多久就完全變硬了(油漆變硬會(huì)脫落,牙膏變硬會(huì)難以使用)。但由于種種原因,我們無法對這些情況進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測。所以,科學(xué)家們打算利用這一原理來建立一個(gè)模型,以幫助人們更好地預(yù)測材料物質(zhì)的變化。

      另外,科學(xué)家還可以根據(jù)這一原理,往材料物質(zhì)里添加某些化學(xué)物質(zhì),以防止材料物質(zhì)變硬和提高性能。事實(shí)上,人們早已經(jīng)在不知不覺中這么做了。例如,制造商往牙膏里添加保濕劑,保濕劑里的分子阻止了牙膏顆粒之間的相互接觸,從而防止牙膏變硬。不過科學(xué)家們打算將這一原理應(yīng)用到牙膏、油墨和油漆等更為廣泛的材料物質(zhì)當(dāng)中,以提高它們的整體性能,并使由這些材料物質(zhì)制作的東西壽命更長一些。

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