为什么水泥和牙膏会变硬

    水泥主要由钙的硅酸盐和铝酸盐等化合物混合而成，而当水泥遇到水，这些水泥小颗粒就会与水分子结合，然后膨胀，颗粒间的间隙也就随之减小，时间一久，颗粒间多余的水分被蒸发，颗粒之间也就越来越近，最后连在了一起，水泥也就随之变硬。

    不过，科学家最近发现，水泥之所以变硬，里面还有更深层次和更普遍的原因，其中的原理还适用于牙膏、油漆和黏土等物质。

    来自美国和法国的研究人员发现，水泥、牙膏和二氧化硅等材料物质的硬度之所以会增加，这是由于它们各自颗粒之间的相互接触并“连”在一起，从而使物质的微观结构稳定。不过，这些颗粒为什么会连在一起？

    研究人员发现，发生粒子接触控制的原因是那些颗粒携带着离子。携有离子的颗粒会带有正电荷或负电荷，然后这些带电颗粒会根据“带相反电荷的粒子会相互吸引”的原理，相互吸引并连在一起，同时形成稳定的微观结构。

    科学家们可以利用颗粒之间紧密连接的这一原理，来预测材料物质的性能。对于诸如水泥之类的材料物质，我们希望知道它们变硬到了何种程度；而对于油漆和牙膏等物质，我们则希望知道它们还有多久就完全变硬了（油漆变硬会脱落，牙膏变硬会难以使用）。

    另外，科学家还可以根据这一原理，往材料物质里添加某些化学物质，以防止材料物质变硬和提高性能。例如，制造商往牙膏里添加保湿剂，保湿剂里的分子阻止了牙膏颗粒之间的相互接触，从而防止牙膏变硬。

    （《科学之谜》2022年第25期 王安榛）