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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 [:1700541978]
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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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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 [:1700541980]
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从房屋到纸张
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炎炎夏日，在杂草丛生的院子里除草这种痛苦经历，相信绝不是只有笔者体验过。想要将看起来柔弱不堪的杂草连根拔起，你就不得不和具有出人意表的柔韧性的它苦战一番。望着掌心磨出来的血泡，笔者由此体验到了生命蕴含的力量。
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匍匐于地面，无法像动物一般逃跑或捕猎的植物，为了种族的延续而进化出各种各样的身体结构。杂草遭遇强风也不会倒伏、折断，既牢固却又柔软，其秘密就在于植物纤维。这也是支撑植物走到今天的重要物质之一。
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不同种类植物的形态、繁衍方式、生存环境的差异之大令人咋舌。但是，坚韧的植物纤维、叶绿素主导的光合作用、能经受酷寒干燥的种子是许多植物共有的三个特征。可以说，这是在漫长的进化过程中，植物创造出来的“三大发明”！
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植物纤维如此坚韧，其中的奥妙在于纤维素与木质素这两种物质。比对人体物质，前者相当于骨骼，后者相当于肌肉。植物之所以能欣欣向荣，占据了我们这个星球的大部分陆地表面，这两种物质的组合发挥了无可比拟的作用。例如，纤维素占树木整体重量的40%～50%。纤维素也是地球上最重的有机物，据说全球的植物每年合成的纤维素重量为1 000亿吨！
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身边有如此天量的有用之物，人类当然不会置之不理。其实，人类一直就生活在纤维素之中。前文所述，木材的主要成分就是纤维素，远古时代的人类就已经懂得利用木材建造房屋和取暖。纤维素含量几乎为100%的麻和木棉，是织造衣物的重要材料。膳食纤维中的主要成分纤维素，也是非常好的药物载体。部分细菌也会分泌纤维素，例如醋酸菌能分泌类似椰果组织的、呈球形的纤维素。
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通过化学方法对纤维素进行深加工，能使纤维素的用途更加广泛。其中，最好的例子就是硝酸纤维，也是以前广为人知的人造象牙的主要成分，其实就是经过硝酸处理的纤维素（请参考第十一章），是摄影胶卷不可或缺的主材料，也曾用在液晶显示器中。
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不过，大家最熟悉的纤维素产品应该非纸张莫属了。纸张的作用不仅限于书、笔记本等信息记录媒介，还能成为纸拉门之类的建筑材料，纸板箱或包装纸等包装材料，纸杯、牛奶盒等容器，咖啡滤纸、尿不湿和面巾纸等各种日用品，现代人的生活每天都离不开纸做成的产品。假如有人问什么是人类历史上最伟大的发明，答案仁者见仁，智者见智，而纸张绝对能成为最有实力的竞争者之一。
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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 [:1700541981]
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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 造纸术的改进者
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自古以来，在人类使用的多种材料中，纸是最特殊的存在，因为它的改进者甚至连改进年份都留下了详细的记录。造纸术的改进者是位名叫蔡伦（？—121）的东汉宦官。他生前身居中常侍之位。中常侍相当于宦官的中层管理职位，蔡伦本人还兼任尚方令，主要负责替皇帝制作各种器具，相当于皇家御用作坊的负责人。据说蔡伦具有发明家的天资，因为他制作的器具极为精美而深受皇帝的认可。正是这种天才之士，再加上拥有调动资源进行反复试验的权力，最终蔡伦改进了造纸术，对人类文化传播和世界文明的进步做出了巨大的贡献。
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蔡伦造纸
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史书记载，公元105年，蔡伦总结了以往人们造纸的经验，革新造纸工艺，利用碎树皮、麻布头、破旧渔网等原料制作出了薄而结实的纸张，并敬献给当时的汉和帝。汉和帝龙颜大悦，给予蔡伦优厚的赏赐。