金仲輝

讀者曉雪問：“生活中我常看到工人師傅利用手中玻璃刀上的小石頭先在玻璃上劃出一道印，然后輕輕一掰.玻璃就分成兩塊，我知道玻璃刀上的小石頭對玻璃可以產(chǎn)生很大的壓強，那么這個小小的石頭是什么材料？為什么它可以切割玻璃？”在正式回答這個問題之前，你先思考為什么菜刀可將土豆切成片呢？該問題很容易回答，因為菜刀是用鋼鐵制成的，鋼鐵比土豆硬，日常生活經(jīng)驗告訴我們.硬的東西可以切割軟的東西.反過來則不行.之所以玻璃刀上的石頭能夠切割玻璃.是因為它的硬度大于玻璃.

硬度指的是材料局部抵抗外界物體壓人其表面的能力，由于有不同的測試規(guī)定，所以有不同的硬度標準，各種硬度標準的力學含義不同，它們之間不能直接換算.表1所示是10種材料的莫氏硬度，常見玻璃的莫氏硬度在6左右，

材料的硬度，是由它們內(nèi)部原子（或分子）的結(jié)構(gòu)決定的，例如，石墨和金剛石（鉆石）都是由碳原子組成，石墨內(nèi)的碳原子是平行單鍵排列的，而鉆石內(nèi)的碳原子是四鍵立體共用排列的.在自然界的材料里.鉆石的硬度是最高的，但是它的韌性差，因此雖然鋼鐵的硬度沒有鉆石高，但我們依然可用鋼鐵錘將鉆石敲碎，

利用人工方法可以制造出硬度很高的材料，例如人工鉆石和碳化硅，后者的硬度可高達9.25.尤其是人工制造出的石墨烯（最早是從石墨中分離出來），它的硬度是石墨的20倍，順便提一句，石墨烯是一種用途廣泛的材料，它具有良好的導電性、導熱性、光學特性，被認為是未來一種革命性的材料.可以應用于航空、航天、新能源電池、生物醫(yī)藥等眾多領域.

最后我們來解釋玻璃刀為什么可以劃開玻璃.玻璃刀的刀尖上鑲有一小塊角度大又很尖銳的高硬度材料.這種硬質(zhì)材料通常是鉆石、人工鉆石或硬度高于玻璃的硬質(zhì)合金，人們用玻璃刀劃過玻璃時，玻璃刀的刃口就會在玻璃上留下一個底部很尖的槽痕，由于槽底很尖，脆性的玻璃就很容易沿著這個槽痕裂開，所以沿著這個槽痕用手輕輕掰一下.就可將玻璃分成兩塊.

有同學可能會問，鉆石的硬度很大，那么用什么切割鉆石呢？以前人們使用鉆石粉來切割，如今可用激光來切割.純凈的天然鉆石價格昂貴，1克拉（即0.2 9）可能要幾萬元，而1g黃金價格不足400元，玻璃刀上使用的都是含有雜質(zhì)、不透明的鉆石.所以它的價格較為低廉.遠不能與純凈天然的鉆石相比，

責任編輯 林洋