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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 [:1700541977]
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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 “不生锈的铁”问世
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英语中有这样一句歇后语：给福斯桥刷漆——没完没了。福斯桥位于英国爱丁堡地区，全长2 467米，于1890年顺利通车。由于它具有独特的建造技术，于2015年被收录进世界遗产名录。
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不过，这座桥处于一个日常遭受海风吹袭、极易锈蚀的严酷环境中。因此，大约有30名专业人员负责日常检查、维修的工作，而且每三年就要对福斯桥进行一次彻底涂漆。所以，“给福斯桥刷漆”形容的是那种“没完没了的重复作业”[1]。
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这个故事生动地体现了铁的最大弱点——易氧化性。如果没有这么多年为保住福斯桥的不断维护，估计福斯桥在很久以前就垮掉了。因此，长久以来人类的最大梦想就是找到一种“不生锈的铁”。
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德里铁柱
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最著名的“不生锈的铁”应该是印度的大马士革钢，它最大的特征就是表面带有华丽的水纹。用大马士革钢制作的刀剑极为锋利，可以轻易地斩入铁制盔甲。据说，著名的德里铁柱就是用大马士革钢制作的，到了今天已历经1 500多年的风雨，依旧屹立不倒、毫无锈蚀。
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为了保守秘密，大马士革钢的炼制技术严格遵循父传子承的古老传统。一些荒诞的传闻说，在炼制大马士革钢的时候，铁匠会将烧得炽热的铁铤刺入强壮的奴隶体内进行冷却，刀刃在冷却过程中吸收了奴隶体内的精华，才能制作出强大的武器。不过，真正的大马士革钢炼制方法已经失传，并未流传到今天。
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为了提高铁的耐锈蚀性，人们发明了金属镀层法。比较著名的制品包括：在钢板表面镀锡成为马口铁、镀锌成为白铁，用烧灼法形成琉璃质镀层叫珐琅。不过，一旦这些镀层出现破损，锈蚀就会从破损处开始蔓延。
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不锈钢的诞生应该算是让人类终于圆满实现了3 500年来的“不生锈的铁”这个梦想。不锈钢的发现完全出于偶然，1912年，英国人亨利·布雷尔利（1871—1948）在钢企任职，负责开发不易磨损的合金钢。他试制了一种铬含量20%的钢，不料这种钢样品的加工难度极大。布雷尔利将其作为失败产品丢在了脑后。几个月后，他再次想起这些样品，发现这些样品表面丝毫没有生锈的痕迹。后续经过反复研究，加工的难题终于被克服了，不锈钢就此问世。在此，笔者不再赘述不锈钢如何深入我们的生活，给社会带来了多么巨大的改变。
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严格来说，不锈钢并非不生锈，而是表面的铬被氧化后形成一层薄膜屏障，将氧元素阻隔在外，防止内部的分子进一步被氧化。
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此外，人们还开发出了具有高强度、易于加工、易于焊接等不同性质的特殊钢材，为我们的日常生活提供了诸多便利。性能各异的铁合金蕴含着铁元素无尽的奥妙，这也是它最大的魅力之一。
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[1] 工作人员在2011年给福斯桥刷了一种有效期长达25年的油漆，这项持续了120多年的涂漆工作终于可以喘口气啦。
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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 铁即文明
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即使在今天，炼钢技术依旧不断发展。一座现代钢铁厂的高炉一天能生产出1万多吨铁。单单2015年，全世界的粗钢产量就高达16.23亿吨，这些钢可以为整个东京市23区铺上一层厚达30厘米的钢板。钢的产量占据全球金属产量的90%以上。
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铁即文明，这个事实到今天依旧如此。钢铁的产量是体现一个国家国力最直观的标准。第二次世界大战结束后到1970年，美国的钢铁产量一直独占鳌头。到了石油危机的时候，苏联的钢铁产量超越了美国。20世纪90年代初，苏联解体后，日本成为世界钢产量冠军。到了20世纪90年代后期，中国进入高速成长时代，现在，中国的钢铁已经占据了世界市场的半壁江山。
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另一方面，高附加值钢材的开发日新月异。在现代炼钢厂里，通过实施大规模精准温度控制，可以根据市场多种多样的需求生产出高强度、高延展率、易于焊接的多种特色钢材。虽然炼金术士们未能把铁变成黄金，但是科学家们把铁变成了无数具有特殊用途的金属材料。
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通览历史，与其说是人类利用铁发展了文明，不如说是人类的文明紧跟着铁的特性发展而发展。到了今天，塑料、碳纤维等许多优秀材料也陆续出现，但是能够取代铁的材料估计永远也无法诞生。从某种意义上说，自从赫梯人开启“铁器时代”以来，到了今天人类依旧生活在铁器时代，或许人类直到灭亡都无法彻底摆脱对铁的依赖。
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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 第五章 文化传承的记录媒介之王——纸
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