棉花加上冰,为什么会那么硬?大力士出汗都打不碎

棉花一直是柔软的代名词,冬天盖着棉被简直不要太舒服;冰块,虽然坚硬但也足够脆弱。

然而当棉花和冰块结合在一起,就会产生奇妙的变化。用锤子猛击普通冰块,普通冰块会马上四分五裂;但是用锤子猛击加了棉花的冰块,使出吃奶的劲,也很难看到这块冰块碎成一地。棉花+冰块,加起来比石头还要硬?

这种现象在与其他添加物对比的情况下更加明显。

打冰块节目

央视曾经做过一期相关节目,分别在水中添加沙子、钢板和棉花,冻成大小一样的冰块,让在场的嘉宾和观众选择哪个冰块最硬,而最后大力士打冰块的时候也能看出,加了钢板的冰块和普通冰块没什么区别,一锤子就碎了;加了沙子的也是一锤子就碎了;加了棉花的反而最硬最难打。

那么棉花比其他东西好在哪里?

之所以会这样,是因为棉花在被冰冻时,棉花纤维会布满整个冰块内部。冰块碎裂的本质,其实是在被敲击的一点,大力士的敲击力,让冰块表面发生碎裂,这种波动能量迅速传导到冰块其他地方,直至消失,一般冰块就会因此碎裂。

冰块

加了棉花的冰块,棉花纤维和冰块融为一体,当冰块表面受到敲击,巨大的能量会持续向下传导,但在过程中却被棉花纤维缓解了,冰块内部就很难生成裂痕。冰块越大,越难打。如果换成一个只有巴掌大的冰块,冰块就能被打碎,但也不会四分五裂,而是附着在棉花上,仍然连在一起。

冰航母

棉花加冰的神奇效果,还曾经激发了美国人的奇思妙想,创造了世界上唯一一艘“冰航母”

冰航母

1943年,二战时期,美国有两名科学家偶然间发现,如果在淡水中加入棉花和纤维,那么冷冻后制成的冰块具有较大的强度和良好的机械性能,所以有人开始逐渐尝试用冰制造军舰。2843年5月,人类历史上第一艘也是唯一一艘冰航母问世。

当时更令人们振奋的是,这艘冰航母度过了炎热的夏天但是没有融化,而且也没人能击穿冰航母12米的飞行甲板。

冰航母蓝图

英国海军也对冰航母充满了热情,甚至还设计了一系列对冰航母的要求,比如冰航母必须能抗击30米的海浪冲击,冰跑道要更适合重型轰炸机起飞等等,俨然是把冰航母当做一个正常的战斗航母用了。

那你猜猜为什么这么强的冰航母没有用到二战呢?

原因也很简单,虽然加了棉花的冰真的非常硬,当时的武器无法击穿12米厚的甲板,但是这冰航母毕竟是冰制成的,发动机一启动,大量的热早就把冰航母融化了;甲板上轰炸机起飞的尾焰也足够融化冰航母甲板了。不过,这种设计思维仍然很巧妙,虽然冰航母没有保留下来,但冰航母的蓝图现在还在英国的档案馆中。

冰航母设计图

钢筋混凝土

加了棉花的冰块坚硬无比,加了钢筋的混凝土也宛如重生,那么这两者之间有什么相似?

事实上,现代钢筋混凝土的发现者是一个园丁。有一次园丁不小心把自己的一盆花打碎了,但是却意外发现花盆里的土因为被植物根系紧紧包住没有散开,于是由此联想到可以在水泥中加入钢筋造成钢筋混凝土。其实棉花在冰块中起的作用,和植物根系在泥土中起的作用类似,这三种情况,原理都差不多。

钢筋混凝土

水泥本身的强度是不错的,很坚硬,但是水泥也有缺点,就是抗拉性能很差,一旦有外力施压,水泥制造的墙或者平面就很容易出现裂痕,这也是为什么许多纯水泥修建的马路,经常过一段时间就出现裂痕,最后都变成碎块。水泥路还好,如果换到房子上就很可怕了,地震的时候房子会很快出现裂痕垮塌,为了解决这个问题,就往水泥中添加钢筋。

钢筋本身有一定的韧度,与水泥结合时,钢筋被固定在水泥中,有外力袭来时,最外层的水泥可能崩裂,但这些裂痕不会进入内部,因为被网状的钢筋缓解了