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1700544160 赛璐珞可以塑造成任意形状,而且质地坚硬,是一种不可多得的材料,很快就被应用于眼镜框、假牙、钢琴键、刀具手柄等多个领域,赛璐珞的销量出现了爆发式增长。由于赛璐珞的应用领域原来使用的材料大部分是象牙,从某种意义上来说,海特是大象的救命恩人。
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1700544165 约翰·海特
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1700544167 不过,赛璐珞也有着明显的缺点。正如前文所提到硝化棉极易燃烧,作为衍生产品的赛璐珞也是个“暴脾气”。据说曾经有两枚赛璐珞桌球相撞,在冲击力的作用下发生了爆炸,球桌旁边的男性以为是有人偷袭,于是拔枪对射,大打出手。这个传说是真是假暂且不论,但是赛璐珞材质的电影胶片因为放映机或照明灯温度过高所引发的火灾确实夺去不少无辜生命。
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1700544169 因此,对于赛璐珞的生产、储藏等方面均有严格要求。到了今天,更安全的塑料已经问世,我们已经很难再看到赛璐珞的身影了。虽然它已经淡出了现代社会,但是在人类材料发展史上,赛璐珞的功绩不可磨灭。
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1700544174 奇妙的材料:改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 [:1700542039]
1700544175 奇妙的材料:改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 天才的悲剧
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1700544177 时间来到1907年,美国化学家列奥·贝克兰(1863—1944)将酚与福尔马林(甲醛的水溶液)混合之后获得一种坚硬的固体物质(酚醛树脂),并将其命名为“贝克兰塑料”。这是人类历史上第一种完全人工成功合成的塑料。直到今天,酚醛塑料依旧是电气产品中不可或缺的绝缘材料。
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1700544179 随着高分子化学应用领域的突破,高分子化学理论研究也有了长足的发展。1920年,德国化学家赫尔曼·施陶丁格(1881—1965)提出了高分子概念。但是,当时人们认为一个分子最多拥有数百个原子,而施陶丁格的理论过于“离经叛道”,甚至有同事还特意写信给他说:“亲爱的朋友,我劝你赶紧放弃你的高分子化学理论吧,那种东西根本不存在。”此外,由于施陶丁格是和平主义者,他遭到纳粹政权的迫害,高分子化学理论在很长一段时间无法得到公认。
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1700544184 赫尔曼·施陶丁格
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1700544186 不过,有位勇者却想通过实验来验证高分子化学理论,他就是美国化学家华莱士·卡罗瑟斯(1896—1937)。他原本是哈佛大学的研究员,杜邦公司看好他的才华,于1928年特聘他为基础研究部门负责人。进入公司后,卡罗瑟斯将合成高分子物质当作科研目标。
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1700544191 华莱士·卡罗瑟斯
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1700544193 他的想法如下:A原子团组成的分子与B原子团组成的分子在相互结合的时候一般为AB原子组合,这种AB原子组合如同火车车厢连接器一般,将A原子团的分子与B原子团的分子连成长串,也就是A-A分子与B-B分子之间形成-AB-BA-AB-BA……的分子链,最终形成高分子物质。
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1700544195 经过不懈努力,卡罗瑟斯在1934年底成功合成了多种高分子物质。高分子化学的基础研究虽然取得了进展,但是一直无法形成产品。例如,将胺原子团和羧酸原子团连接成高分子是最简单的实验,笔者也曾在中学化学兴趣小组实践中尝试过这一反应。不过,这个反应的合成物是一种类似海带一样干巴巴的物质,根本派不上任何用场。
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1700544197 可是有一天,卡罗瑟斯的一个部下将这团东西用实验棒拉了一下,发现这种物质即使拉得很细也不断裂。于是,他就趁卡罗瑟斯不在实验室的时候试着确定这种物质到底能拉多长。他一直拉个不停,在房间里绕了几圈之后,他得到的是一种类似绢丝的极为结实的纤维。这正是人类开创合成纤维的起点,也就是尼龙诞生的时刻。
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1700544199 在卡罗瑟斯所合成的高分子物质内部,己二酸和己二胺两种分子相互交错形成细长的分子链。可在合成之后,分子链如同面条似的团成一堆,无法发挥出材料本身应有的价值。只有拉伸这条分子链,才能将原本杂乱无章的分子按同一顺序排列,在分子之间的相互作用下形成有规律的分子束,这就是将高分子“海带凝胶”转化成柔韧纤维的秘密。
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1700544201 总体来说,决定高分子物质特性的主要因素并非单个分子的结构,而是整个分子团的结构。后来,拉伸高分子材料的工艺被命名为“拉丝法”,成为生产柔韧的合成纤维的关键步骤。这个重要的发现只是源自那位研究人员的好奇心。
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1700544203 尼龙丝袜在1940年进入美国市场,当时的宣传卖点是“以煤炭、空气和水为原料,像蛛丝般纤细,如绸缎般华丽,比钢铁更强韧的纤维”,在市场上获得极好的反响。尼龙的发明最令人感兴趣的地方是,研究的目标原本并非开发新产品,而是单纯的学术研究项目,最终却催生出重大的商业成果。
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1700544205 但是,在材料史留下浓重一笔的卡罗瑟斯长年饱受重度忧郁症的煎熬。他还来不及看到尼龙闪亮登场的那一刻,就在1937年结束了自己年仅41岁的生命。假如没有这一悲剧,他也许能开发出性能更优异的高分子材料,甚至可能会在1953年和前文提到的施陶丁格共享诺贝尔化学奖。这位名垂科学史的天才之死,给世界留下了无限的遗憾。
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