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世界科技全景百卷书: 轻纺专行
蜘蛛和蚕儿的启示 你听说过“小小诸葛亮，稳坐军中帐，摆起八卦阵，单捉飞来将”的谜语吗？你知道谜底是什么？谜底是蜘蛛。蜘蛛这一不起眼的小东西，还曾经当过人类的老师呢！人们捕鱼用的鱼网，就是我们的老祖宗从蜘蛛织“八卦阵”得到的启示。后来人们发明的人造纤维——人造丝，也有它的一份功劳哩。 这话说起来就长了。早在300多年前，法国有一位科学家叫卜翁，因为要探索蜘蛛吐丝结网的奥秘，弄了好多蜘蛛，进行反复实验。如果发现，蜘蛛的小圆肚子里有许多粘液，在它的肚子上还有一个开口，中间有许多小孔。蜘蛛把肚子里的粘液通过这些小孔，喷射到空气中凝结起来，就是蜘蛛丝了。这么细的一根蛛丝，其实还是由好几百根细丝合起来的。 卜翁想：这样细的蛛丝织成的衣服一定很漂亮。于是，他剖开蜘蛛的肚子，挤出粘液，再让粘液通过一个个小孔压出来，果然成了一条条细丝。这些细丝晶莹透明，洁白漂亮。卜翁就用这种“细丝”织成了世界上第一副人造丝手套。据说，这手套至今还陈列在法国的博物馆里。 只是，蜘蛛肚子里的粘液实在太少了，为了得到一副手套，得养上万只蜘蛛，如果生产成千上万件衣服，也用这种方法来获得“人造丝”，这实在是不现实的。 1855年，有一位名叫奥捷玛尔的法国科学家开始仔细研究蚕儿吐丝的问题。他想：蚕儿吃的是桑叶，吐出来的是丝。能否仿照蚕儿的法子，把桑叶变成丝呢？ 于是奥捷玛尔一头钻进实验室，开始试验。结果发现桑叶的主要成分是纤维素，蚕丝却是一种蛋白质。蛋白质比起纤维素来多含了一种叫“氮”的化学元素。 能不能用人工的办法，把氮加到桑叶中去把它变成丝呢？ 奥捷玛尔把从桑叶里取出来的纤维素，浸在硝酸里，因为硝酸里有大量的“氮”。 啊，成功了，桑叶真的变成了粘液！奥捷玛尔接着把这种粘液通过小孔压出来了，果然成了一根根连绵不断的细丝，比起卜翁从蜘蛛身上获得的人造丝，这才是最早的人类自己制成的真正的人造纤维——人造丝。 通过人造丝的发明，人们认识了事物的本质：真正用来制造人造纤维的原料的只是桑叶中的纤维素，而蚕儿之所以食用桑叶，是因为家蚕的祖先是野蚕，野蚕本来是桑树的寄生虫，野蚕被驯养成家蚕后，仍保持着它在大自然中千百年来所形成的偏食习惯——只吃桑叶。 显然大自然中含有天然纤维素的物质都可以作为人造纤维的原料。打那以后人们就开始试用木头、芦苇、竹子、棉花杆、棉短绒以及甘蔗渣等这些天然纤维素为原料制造人造纤维。 1884年，科学家从在实验室里少量试制人造纤维扩大为工业规模的生产。这第一种投入生产的人造纤维就是硝酸纤维。一开始由于这种硝酸纤维容易燃烧，成本又高，没有得到很快发展。 1891年，人们接着试制成功了另一种人造纤维——粘胶纤维。粘胶纤维的发展很快，产量最大，占人造纤维总产量的1/4，我们先来谈谈它吧。 从纺丝机中出来的粘胶纤维，是连续不断的长丝，它的性能近似于蚕丝，被称为“人造丝”。如果把粘胶长丝切短，制成长短粗细近似于羊毛的短纤维，就叫“人造毛”，长短粗细近似于棉花的短纤维，就叫“人造棉”。 人造棉纤维细而软，织成布，布面均匀细洁，身骨柔软，挺像纺绸，加之人造棉染色性能好，特别是1958年我国制成了新型的活性染料以来，印染出来的人造棉更是五光十色、鲜艳多彩。用它制成春、夏穿的衬衫和裙子，凉爽飘逸，深受人们欢迎。 人造丝酷似蚕丝：轻、柔、滑、软、坚牢，而且成本比蚕丝低廉得多。目前我国已大量生产各种用人造丝织造的纺织品，如美丽绸、富春纺、麦浪纺、乔期纱、无光纺、光纺等投入市场。 人造毛是人造羊毛的简称，其长度、细度、卷曲度与羊毛相似，常见的人造毛哔叽、华达呢、毛毯都是用人造毛织成的。人造毛透气性能好，穿着舒适，没有气闷感觉，染色性能也好，比羊毛耐虫蚀，不易断裂。 粘胶纤维还能加工制成各类包装用的玻璃纸。据统计，全世界每年用于制玻璃纸的粘胶纤维约10万吨以上。 在人造纤维中，坐第二把交椅的是醋酸纤维，醋酸纤维除可加工制造成各种纺织品外，还可大量地用来制造电影胶卷——片基。 铜氨纤维是早在1899年投入工业生产的另一种人造纤维。这种纤维因为比蛛丝还细，所以常被织成透明的围巾、袜子。用它做成的衬衫、汗衫、窗帘真是“薄如蝉翼”。 还有一种人造蛋白纤维也属于人造纤维，在40年代发展很快，性能与天然羊毛极为相似，我们称之为乳酪纤维或酪素纤维。 人造纤维正式投入工业规模的生产成为人造纤维工业只是近60年的事。其发展规模和速度却是十分惊人的，特别是在40年代一下子从占世界纤维总量3％跃为13.2％，10年中增加10.2％。现在，全世界人造纤维的品种约有 20多种，约有50多个国家生产人造纤维。如果说树叶与兽皮是衣服 “古代史”的“主角”，棉、毛、丝、麻是衣服“近代史”的“主角”，那么人造纤维就是衣服“现代史”上的“主角”了。 尼龙创造奇迹 1978年8月11日晚，在朦胧的月色中，一只体积达5000立方米的巨大气球在美国东部缅因州的大西洋岸边腾空而起。3位美国探险家驾着这只名叫“双鹰2号”的庞然大物，开始了一次充满危险的航行；横跨烟波浩渺的大西洋，飞到欧洲大陆去！ 航行的开端似乎很顺利，“双鹰2号”在一股从美洲吹往欧洲的高空气流的推动下，轻盈地向东飘去。可不久，大西洋上多变的气候随即显出了它狰狞的面目：上升的气流时而把气球带上几千米、甚至上万米的高空，那里的低温几乎把人冻僵；下降的气流时而又把气球压向海面，随时有坠落海中葬身鱼腹的可能；在突如其来的狂风骤雨袭击中，气球更像一叶扁舟似的，孤独无援地在惊涛骇浪中颠簸…… 幸运的是，在和大自然博斗了6天6夜之后，气球终于到达了大洋彼岸。8 jJI7日傍晚，“双鹰 号”安全降落在法2 PI巴黎西北约 100公里的一个小镇旁。这是一次不寻常的飞行，时间长达137小时，航程5000多公里，一举创造了载人气球飞行距离最远和留空时间最长两项世界纪录。 “双鹰2号”创造的奇迹，很大程度上要归功于气球的制作材料。它那用尼龙制作的球体经受住了大西洋恶劣气候的嬉弄。而在此之前，用其他材料制作的气球都未能经受住这严峻的考验，几乎都在途中就成了碎片，为此葬送了不少探险家的生命。 尼龙的诞生，要追溯到本世纪的20年代末。那时候，美国的杜邦化学工业公司集中了一批科学家，正在进行对聚合反应的研究。1929年的一天，35岁的卡罗泽斯工程师在清除容器里聚合物样品的时候，惊喜地发现这种聚合物竟拉出了柔软的长丝。这可是从未见过的现象啊，卡罗泽斯敏感地认识到，这里大有文章可做！ 在经过了数年研究之后，1938年，卡罗泽斯终于制得了一种理想的聚合物，拉出了一种像蚕丝一样轻柔、断面呈菱形的纤维，他取名叫“尼龙”。 今天，“尼龙”对我们来说，已不是一个陌生的名称了。人家都知道，它又叫锦纶、卡普隆，是一种奇妙的纤雄。你看，它的耐磨性十分好，用尼龙织成的袜子，牢度是棉袜的10倍；用尼龙织成的各色衣服，色泽艳丽，光滑轻柔，几乎像传说中的仙衣一样“薄如蝉翼，轻似浮云”；而且，它还有耐磨蚀、不会腐烂的优点。这使它迅速取代丝、麻成了织渔网的好材料；更为令人吃惊的，是它的强度——一根手指粗细的尼龙绳能轻易地吊起一辆卡车，比钢缆还结实。这就难怪尼龙制成的“双鹰2号”球体能经受住大西洋恶劣气候的考验了。 那么，这神奇的纤维是用什么原料做成的呢？说来你也许不相信，只是煤、石油、天然气等。人们将这些原料经过处理后，便能得到一些较简单的分子较小的物质，然后再让这些小分子进行化学反应，使它们一个个手拉手的联结起来，便形成了由上千个分子聚合而成的大分子。这时，便可将这种大分子的粘液通过有无数微孔的喷头进行喷丝，人们以每秒几十米到几百米的快速将丝抽出，便是光亮轻柔的纤维。用这样的方法制得的纤维叫合成纤维，是化学纤维家族中的一员。化学纤维家族中的另一位成员，便是我们在前面介绍过的人造纤维。 尼龙，仅仅是合成纤维中的一种。而且，它还不是合成纤维中最早诞生的成员。早在 1913年，德国人就制得了氯纶，用它制成的内衣具有良好的保暖和防静电作用，居然可以防治关节炎。德国人还在1924年发明了维尼纶，不过，这种纤维一遇到水就要溶解，这当然无法投入使用。直到 1950年，日本科学家才解决了这个难题，制得了不溶于水的维尼纶，这才能投入工业生产大量开始使用。现在，人们常用维尼纶来做内衣和床上用品。 尼龙还有两位“弟弟”，也十分出色。1940年，英国人制得了涤纶，并在1950年投入大规模工业生产。现在人们所穿的挺刮的“的确凉”衣服便是用它做的。1950年可称得上是合成纤维大丰收的一年了，在这一年，人们还研究出了在工业上制造腈纶的工艺。腈纶被人叫做“人造羊毛”，用它制成的毛线和毛毯，摸上去与真羊毛的感觉几乎一样！ 在此之后，新的合成纤维品种在不断诞生：丙纶、芳纶、氟纶……合成纤维的使用也从民用扩展到工程技术、军事等更为广阔的领域，从而为我们展示出了它那强大的生命力。 染出一个五彩的世界 朋友，当你走在大街上，看到人群、车辆及建筑物构成的那五光十色的景象时，你是否会想到，这主要是染料给生活增添的色彩呢？100多年来，生活的色彩还没有今天这样地丰富多样，因为那时染色还非常困难。谁要想把布料染成自己喜爱的颜色，只能用茜草、郁金、蓝靛、大黄、红花等植物的根、叶和皮之类的汁来染色。由于这些植物染料种类不多，数量也少，而且染出来的东西色泽不够明亮，远不能满足人们对色彩的爱好与需求。 直到化学合成染料出现后，才解决了人们对色彩的需求。而这项化学上最重要的发明，是由英国人柏琴完成的。 19世纪40年代，非洲的英国殖民地曾流行疟疾。奎宁是治疗疟疾的特效药，但是天然的奎宁产量少，满足不了需要。 当时任英国皇家化学院院长的霍夫曼为了用人工方法合成奎宁，开始研究从煤焦油中提取奎宁的办法。1856年，霍夫曼收了一个积极热情的18岁研究生，这就是柏琴。 柏琴在自家庭院角落的一间小屋里夜以继日地进行实验，连节假日也不休息。他从煤焦油中制取了一种苯的化合物叫甲苯胺，想使它再通过一些化学变化变成奎宁，但失败却接踵而至。 于是，他又从煤焦油的另一个成份——苯胺盐想办法。在合成的最后阶段加重铬酸钾进行氧化时，他没有得到所希望的白色奎宁结晶，却得到了一种黑色的粘稠液体！ 柏琴没有灰心丧气，他想看看这种黑色沉淀物到底是什么。于是，他向瓶子里加了点酒精。顿时，黑色液体沉淀溶解成了鲜艳的紫红色。这一来，更证明它不含奎宁。 试验失败了，但聪明的柏琴却注意到，那鲜艳漂亮的紫红色。他想：能不能用它来作染料呢？于是，柏琴拿块布片放进去进行试验。结果，布片被染成了同样的色彩，而且美观鲜艳，这就是第一种合成染料——苯胺紫。 柏琴获得合成染料的发明专利后，就说服他的父亲，在哈罗附近建起了一个印染厂。经过改进，生产出一种淡紫色染料，深受女士们的欢迎。就连当时的英国女王维多利亚也非常喜欢这种颜色。有一次她穿了这种颜色的裙子出席一个集会，很快产生了强烈的广告效应，人们竞相模仿，风靡一时。 柏琴35岁时，就因生产这种染料而成为巨富。后来他不愿再继续经营染料工厂，便重操旧业，开始从事化学研究工作。 苯胺紫的发现极具偶然性，但这一发现却是化学上的一个重大突破，它开辟了新的研究道路，也为化学工业和人类生活增添了光彩。 |
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