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十种改变世界的材料(三)——纸、塑料、橡胶、铝、半


[ 关闭本页 ] 2017年08月29日

导 语

前两期改变世界的材料,我们已经介绍了木材、陶瓷、布料、青铜、钢铁和玻璃。这期我们将介绍纸、塑料、橡胶、铝和半导体这几种材料。


人类在创造出语言的几千年之后,才创造出纸。在纸没有发明之前,人类利用石头、黏土、木头、布料、动物皮等材料作为语言的载体。2000年前,纸作为人类的一项伟大发明诞生在中国。植物和布料的浸泡使纤维与原始材料分离,经过工匠们的手艺,这些纤维呈“平面状”排列。干燥之后,再用淀粉将这些纤维黏在一起,使之成为有韧性的纸。纸的样式多种多样,有的致密顺滑,有的薄如蝉翼,有的质地粗糙,有的纸甚至可以作为屏风或者墙壁的材料。



塑料&橡胶

几千年以来,我们的祖先沉迷于表面光滑、色彩鲜艳的珍稀材料:象牙、玳瑁、犀角。这些珍稀的材料很难被其他材料所代替。17世纪初,随着市场的发展以及人们对化学的了解,人造材料使得具有上述特征的一些物品可以大量生产,并且价格低廉。第一个大批量生产的塑料就是赛璐珞,原材料是硝化棉和樟脑。高温高压下,这种混合物的可塑性会变得异常优异。 20世纪,赛璐珞之中又被掺加了各种物质,使得塑料变得更加多样。从那时起,新型塑料基本是产煤和炼油的副产品。新型塑料也具备了多种技术用途,从电子产品到人造器官,使不可能变得可能。 与塑料较为接近的一种材料是橡胶,由早期的欧洲探险家在南美洲所发现。当地人民利用这种从橡胶树中分泌的黏稠状液体制作防水工具和弹力球。欧洲人用橡胶块擦掉了(rub out)铅笔的痕迹,因此欧洲人把这种材料起名为rubber,这就是橡胶英文的诞生。直到1840年,查尔斯·固特异发现了如何让橡胶变成我们想要的形状的方法。充气轮胎的耐用性,使得人们对于橡胶的认可更进一步,也促进了橡胶的发展。


长久以来,人们最常利用的金属元素十分有限。除了用来制作首饰、钱币的贵金属以外,日常生活中常见的金属有铅合金、铜以及铁。直到19世纪,这种局面被铝的问世而打破。人们最先利用明矾,明矾可以用来止血并使染色更加牢固。但是,直到1820年,人们才把明矾中的铝分离出来;1850年,纯铝才被制造出来。尽管如此,铝在当时也是十分昂贵的。铝最显著的性质——轻并有银色光泽,吸引了很多人的注意。华盛顿纪念碑的顶点,1884年竣工,就是用纯铝制作的。 铝的地位在1880年发生了巨大变化。两位年轻的化学家发现了可以利用强电流制造纯铝。这种“电解法”制铝,使得铝变得可以为大众所使用,唯一需要考虑的就是电的价格。1900年航空业的发展,使铝有了新的价值,战争使得飞机的需求急剧加大,因此铝也成为了20世纪利用率最高的金属之一。


半导体

科学家们一直在开发材料的各种性质。尤其是19世纪后半叶,科学家们探索的一项重要内容就是电流通过一个物体的难易程度。木头、玻璃似乎是完全不导电的,而铜、铝可以轻易地导电,而半导体介于这两种材料之间。


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往期回顾:

十种改变世界的材料(一)——木材、陶瓷、纤维和布料

十种改变世界的材料(二)——青铜、钢铁、玻璃


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