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文檔簡(jiǎn)介
導(dǎo)讀我們活在物質(zhì)的世界里,我們也活在非物質(zhì)的世界里。當(dāng)我們常將“物質(zhì)”(消費(fèi)主義)掛在嘴邊時(shí),我們卻往往對(duì)構(gòu)成我們周遭環(huán)境的各種“物質(zhì)”(建構(gòu)整個(gè)文明的基礎(chǔ)材料)視而不見。茶杯、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)到家用電器、褲,我們的生活充滿了材料。但你想過沒有,為什么玻璃是透明的?是什么讓橡皮筋有彈性?為什么曲別針會(huì)彎曲?為什么不銹鋼不生銹?為什么某一種材料做成的東西會(huì)長(zhǎng)那樣?鋁和鋼有什么差別?同為塑料,聚乙烯和聚丙烯有什么不一樣?玻璃為什么是透明的?巧克力的口感從何而來?馬克·米奧多尼克將這些隱藏在材料科學(xué)背后的故事都記錄在了他的新書《迷人的材料》中。在書里,他挖掘了10種材料的發(fā)明動(dòng)機(jī),探索了其背后的材料科學(xué)之謎,以及人是用怎樣高明的技術(shù)把它們制造出來的。更重要的是,他向我們揭示了材料的意義:材料如何用它們的屬性塑造了整個(gè)人造世界、如何影響我們的價(jià)值觀、如何讓我們成為我們。作者簡(jiǎn)介馬克·米奧多尼克:倫敦大學(xué)學(xué)院材料科學(xué)教授,英國(guó)皇家工程學(xué)會(huì)會(huì)士,入選《泰晤士報(bào)》 “英國(guó)百大影響力科學(xué)家”。他樂于為大眾講解材料科學(xué),且廣受歡迎,曾擔(dān)任多部紀(jì)錄片的主持人,包括英國(guó)國(guó)家廣播公司第二臺(tái)(BBC2)制作的《發(fā)明的天才》。2010年,他獲邀在科普界最負(fù)盛名的英國(guó)皇家科學(xué)院圣誕講座進(jìn)行演講。他也是倫敦大學(xué)學(xué)院制成研究中心主任,這個(gè)中心有一座材料館,收藏了地球上最神奇的一些物質(zhì),并和多所博物館共同推出互動(dòng)節(jié)目,合作伙伴包括泰特現(xiàn)代美術(shù)館( TateModern),黑沃德畫廊( HaywardGallery )和威康收藏館(WellcomeCollection )等。文章結(jié)構(gòu)作者在書中詳解了鋼鐵、紙、水泥、巧克力、泡沫、塑料、玻璃、石墨、瓷、人造骨骼等 10種材料。各章介紹第一章:不屈不撓的鋼( steel)現(xiàn)代生活中,鋼已經(jīng)成為我們生活中不可缺少的一種重要材料,隨處可見。但鋼的形成過程卻是經(jīng)歷了一個(gè)長(zhǎng)期復(fù)雜的過程,是金屬不斷演化的過程。從銅器,到青銅器(銅錫合金),到鐵器,到鋼(碳鐵合金) ,金屬越來越硬。馬克思曾說,人與動(dòng)物最大的區(qū)別在于會(huì)使用工具。因此,工具發(fā)展史也就成了人類發(fā)展史的一個(gè)注腳。人類文明則先后經(jīng)歷了舊石器時(shí)代、新石器時(shí)代、銅器時(shí)代(商周)鐵器時(shí)代(戰(zhàn)國(guó)至工業(yè)社會(huì))直到現(xiàn)代社會(huì)更豐富多元的新材料時(shí)代。舊石器就是用現(xiàn)成的石頭、骨頭作工具;新石器則稍微
、把石頭與骨頭加工一下。銅器時(shí)代開始,則是因?yàn)樽匀唤绲你~資源熔點(diǎn)低,易于開發(fā),但銅硬度不夠,直到人類能夠冶煉更高的溫度,才開始有了更堅(jiān)硬的鐵器。鐵 +碳=鋼,鐵+鉻=不銹鋼。金屬的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的探索過程。在石器時(shí)代,金屬非常罕見,銅和金是當(dāng)時(shí)僅有的金屬來源,因?yàn)榈貧ど现挥羞@兩種金屬是自然存在的,其他都必須從礦石中提煉,而地殼上的鐵也絕大部分來自天上的隕石。相比石頭、木頭這些工具,金屬具有無可比擬的優(yōu)點(diǎn)——堅(jiān)硬并可鍛造。金屬加熱后會(huì)流動(dòng)且具有可塑性,并且越敲越強(qiáng)韌,但只要放入火中加熱,就能反轉(zhuǎn)整個(gè)過程,讓金屬變軟,可以隨意改變其形狀,就可以根據(jù)需求制造各種金屬工具。工業(yè)社會(huì)來臨前,鋼鐵冶煉主要憑借經(jīng)驗(yàn),碳加多了會(huì)變脆,加少了則變軟,因此造出好劍的概率很小,中國(guó)的干將、莫邪才會(huì)名垂千古。正是由于造出好鋼的概率太小,一直以來男人刮子都沒有刀片可用,必須定期去理發(fā)店,師傅還要時(shí)不時(shí)用皮革打磨剃刀。其實(shí),皮革是起不到磨刀作用的,關(guān)鍵在于皮革上面加了耐磨的瓷粉,這層瓷粉會(huì)改變剃刀刀鋒的分子結(jié)構(gòu),讓邊緣的鋼鐵分子重新排列整齊,從而變得更鋒利。直到1903年,美國(guó)人吉列實(shí)現(xiàn)了刀片量產(chǎn),理發(fā)店的這項(xiàng)業(yè)務(wù)才漸漸消亡。金屬發(fā)展過程其實(shí)是合金的發(fā)展過程,通俗來講,就是往一種金屬里添加少量的其他金屬,形成合金,就會(huì)改變金屬的顏色、硬度等等。合金通常比純金屬堅(jiān)硬,原因是金屬是由晶體組成,晶體是駁雜的線條,稱為“位錯(cuò)” ,它能讓金屬改變形狀。而合金之所以更堅(jiān)硬,是因?yàn)橥鈦碓鹤拥拇笮『突瘜W(xué)性質(zhì)與原本的不同,因此嵌入后就會(huì)擾動(dòng)原本金屬晶體的物理和電子結(jié)構(gòu),讓位錯(cuò)更難移動(dòng)。鋼就是一種非常特別的合金,鋼是加了碳的鐵,比青銅還硬。但是如果加入的碳過多,例如比例達(dá)到百分之四而非百分之一,那么形成的鋼就極為易碎,不能拿來做工具和武器。拿武士刀來說,主體部分是有韌性的低碳鋼,刃的部分主要是鋒利的高碳鋼,這樣的組合使得一把刀既有鋒利的刀刃,又能經(jīng)受住一次一次的撞擊而不容易斷。而不銹鋼的發(fā)明又是一次偶然。一戰(zhàn)期間,布雷爾利(HarryBrearley )受雇鉆研合金,以便改良槍管。他就不斷嘗試往鋼里加不同的元素, 比如鋁,比如鎳。每天試一種,不行的材料扔角落里。有一天他發(fā)現(xiàn)那一堆廢料里有一種沒有生銹,那就是世界上第一塊不銹鋼。不銹鋼的出現(xiàn),可以說對(duì)我們的生活影響巨大,簡(jiǎn)直就是現(xiàn)代世界的縮影,雖然才出現(xiàn)短短一百年,但已經(jīng)成為我們最熟悉的金屬。布雷爾利最后用不銹鋼做成餐具,讓我們的舌頭永遠(yuǎn)碰不到鐵,唾液無法跟金屬反應(yīng),從此人類再也不會(huì)受到餐具味道的影響,可以安心的享受美食了。第二章:值得信賴的紙古代中國(guó)有四大發(fā)明,其中最重要的可能就是造紙術(shù)了。沒有紙就沒有書,沒有書就沒有知識(shí)的堡壘。沒有知識(shí)的累積,也就沒有了文化傳承與演進(jìn)。紙是人類最熟悉的老朋友,除了書,紙還以報(bào)紙、信封、照片(相紙)、禮品包裝、購(gòu)物小票、服裝紙袋、車票、紙幣等角色陪伴著每一個(gè)人的成長(zhǎng)。盡管隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代社會(huì)越來越“去紙化”,書報(bào)、照片、紙幣等都電子化了,但我們生活中無時(shí)無刻不在跟紙打交道。這其實(shí)常常讓我們忘了,在人類歷史上的大多數(shù)時(shí)候,紙都是稀有的奢侈品,那么紙到底是什么呢?平時(shí)大家看到的紙,尤其是筆記紙,看起來平整、光滑、毫無縫隙,但實(shí)際上紙是由一大群極微小的纖維壓疊而成的,就像干草堆一樣,只是它們的尺度太細(xì)微了。大部分的紙來自于樹木,通過“去木質(zhì)素”——把木材壓成水平再摻入多種化學(xué)物質(zhì),然后用高溫高壓烹煮,以打斷木質(zhì)素的鍵結(jié),釋放出纖維素——過程,獲得纖維素,也被成為木漿,就是液態(tài)的木材,然后把木漿放在平坦的表面上晾干,就會(huì)得到紙。初加工的紙是棕色的,非常粗糙,往往需要使用化學(xué)漂白劑,并加入細(xì)致的白粉,例如被稱為白堊( e)的碳酸鈣。然后再加入其它涂料,防止墨水沾到紙上暈開。這一章作者扯了很多不同的紙,但是更多從人文的角度講紙可以用來紀(jì)念過去傳遞感情,比如包裝紙、信封、衛(wèi)生紙、紙袋、封面紙、車票等等。比較有趣的是講到超市小票和電子墨水。超市小票的材料是一種熱敏紙( thermalpaper ), 紙里面本來就有顯色用的染料,叫做隱性染料( leucodye )。這種染料遇酸會(huì)發(fā)色,不然就是無色的。酸和染料都嵌入在紙里,而當(dāng)打印小票的時(shí)候,紙片上的特定位置被加熱,是的酸和染料反應(yīng),從而顯色。這個(gè)解決了油墨的問題。電子墨水用的是亞努斯粒子,就是微粒的兩個(gè)半球的性質(zhì)不一樣,或許有不同的顏色,不同的電性,等等。第三章:作為基礎(chǔ)的混凝土水泥,顧名思義,水+泥。水泥不可能完全干掉,因?yàn)槟喾肿樱ㄈ绻杷徕})將水分子困在其中,有點(diǎn)像果凍,但比果凍的含水量要少得多。水泥,光看名字就low到爆。其實(shí),水泥是現(xiàn)代社會(huì)不可或缺的重要材料,沒有水泥(鋼筋混凝土),就沒有摩天大樓。水泥也是技術(shù)含量不低的材料,水與灰的比例稍有失衡,就會(huì)導(dǎo)致豆腐渣工程。水多了,硬度不夠;水少了,泥化成灰。覺得水泥太土的人,別忘了,名滿天下的悉尼水上歌劇院就是水泥澆筑而成。古羅馬帝國(guó)的輝煌也在很大程度上歸功于水泥與鐵。 亞平寧半島有天然的鐵礦和水泥資源,鐵讓古羅馬軍隊(duì)有領(lǐng)先于周邊國(guó)家一個(gè)時(shí)代的鐵制兵器, 水泥讓古羅馬建筑得以氣勢(shì)恢宏。羅馬萬神殿的水泥穹頂穿越2000多年的歷史長(zhǎng)河,至今依然屹立不倒,也是當(dāng)今世界最大的無柱穹頂。反觀中國(guó)的古建筑,唉,經(jīng)常是一把火就化作了灰。最古老的中國(guó)建筑當(dāng)屬長(zhǎng)城,但現(xiàn)存
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