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迷人的材料：10种改变世界的神奇物质和它们背后的科学故事 [:1700544699]
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迷人的材料：10种改变世界的神奇物质和它们背后的科学故事 9 精致的瓷器 PORCELAIN
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1962年1月，米奥多尼克家族正忙着张罗庆祝我父亲彼得•米奥多尼克和未婚妻凯丝琳的大喜之日。婚礼已经计划就绪，邀请函也已寄出，犹太男子和天主教女子联姻的宗教指导也在进行，所有人神经紧绷，嬉皮士倡导的自由之爱或许还没开始，但要给年轻新人的礼物已经订好了，其中一件就是骨瓷茶具组。
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茶具组装在木盒里，从哈洛德百货公司邮寄到我父母家中。他们把茶杯和碟子从木屑里取出，清洗后放在厨房滴水板上晾干。这时，茶杯和碟子总算有空瞧瞧新家了。伦敦市郊的住宅区，厨房很空但很宽敞。忽然一只茶杯从水槽边摔到了塑料地板上，结果竟然没有砸碎。这对新人觉得不可思议，开心地相视而笑。他们觉得这是好预兆，结果也是。这组茶杯在婚姻路上一直伴随着我的爸妈。50年后的现在，我在左页照片里放的就是硕果仅存的最后一只杯子。
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起初，这些骨瓷茶杯必须跟我母亲从爱尔兰带来的木杯一起挤在橱柜里。我想它们一定吓坏了。当然，木杯很有乡村风，它的色泽美丽天然，自然淳朴的感觉对于向往田园生活的人也很有吸引力，但拿来喝东西实在不合适。不仅木头味很重，表面的细孔还很容易吸收气味，让之后的饮料喝起来味道不对。
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除了木杯，我家还有金属做的杯子，显然是露营用具，是因为新婚夫妻餐具不够才拿来充数的。不过，金属杯比起木杯也好不到哪里去。我们用金属刀叉，觉得用起来比其他材质适合，是因为金属硬而强韧，制作出来的刀叉既轻巧又不会弯曲或折断。更重要的是，金属外表光滑明亮，很容易判断干不干净，毕竟这些餐具之前曾经放进别人嘴里。不过金属导热太快，无法用来喝热饮，而且声音又大又吵，有损红茶的优雅形象。
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迷人的材料：10种改变世界的神奇物质和它们背后的科学故事 真正的永续环保材料
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哥哥和我出生之后，塑料杯开始进驻我家。跟大多数孩童用品一样，这些杯子色彩鲜艳、坚固耐用，非常适合盛装小孩爱喝的饮料。这些饮料的甜度和果味通常都比茶高出许多。塑料质地较软，放在嘴里感觉温暖、舒服又安全，且外观活泼讨喜，跟童年的感觉很像。要是塑料果汁杯放久了能变成骨瓷茶杯，年岁越久越坚强、有个性，那就好了。可惜塑料杯老化得太快，禁不起太阳紫外线的折腾，每次带出去野餐就会折损几年寿命，不断降解，最后变得泛黄易碎，终至四分五裂。
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陶瓷就不同了。它完全不怕紫外线降解和化学攻击，而且比其他材质更耐磨耐刮。油料、油脂和大多数污渍都沾不上它。单宁以及少数分子确实会附着在陶瓷上，但用酸性溶液或漂白水很容易就能去除。这些因素都使得瓷器能长年保持原貌。事实上，我桌上那个茶杯要不是从杯缘到把手有一条小裂缝，而且也被单宁弄脏了，看起来和五十年前没有两样。能做到这一点的东西不多。纸杯似乎很环保，是永续材料，因为纸能回收。但为了防水，纸杯必须上蜡，所以根本不能回收再利用。真正的永续材料非陶瓷莫属。
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撇开实用性不谈，除了陶瓷之外，使用其他材质的容器喝茶都近乎亵渎，无论纸杯、塑料杯或金属杯皆然。喝茶不只是吞饮液体，更是一种社会仪式，一种理念宣扬，而瓷杯是其中不可或缺的成分，因此也是有教养的家庭的必备物品。
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陶瓷的崇高地位由来已久，比纸、塑料、玻璃和金属都要久远。故事起自人类把河床的黏土放入火中，发现黏土不只会变干，还会产生质变，从原来的湿湿软软变成坚硬的新物质，性质几乎跟石头一样。不仅坚硬、强韧，而且能塑形做成贮藏谷物和取水的容器。没有这些容器，农业和屯垦就不会出现，现有的人类文明也不可能发端。这些素朴的容器在一万年后得到了“陶器”的称号。
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然而，这些早期的陶器其实并不像石头，它们的质地脆弱且易碎，摸起来粗糙并容易渗漏，放在显微镜底下看，它们的表面都是小洞。陶瓦和土器是这些早期陶瓷的现代远亲，虽然非常好做，却还是脆弱得可怕。
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我自己有好几次把陶瓦锅（通常是度假时买的）放进烤箱里炖肉，结果一小时后却发现锅子裂了，肉汤渗了出来。其他地方我不敢说，但烤箱应该是陶瓷最自在的环境呀，毕竟它们就是在窑里制造的，但陶瓦锅还是一直表现欠佳。原因是汤汁会渗入细孔里，受热后变成气体把细孔炸成微小的裂缝，然后像小溪汇流成河一样，跟其他裂缝串联成大裂缝，最后在陶瓦锅表面裂开，不仅毁了锅子，也往往毁了那道菜。
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陶瓷不同于金属、塑料或玻璃，无法熔解和浇铸。但更正确的说法是，没有其他材质能承受陶瓷熔化时的高温。陶瓷的成分跟山峦及岩石一样，熔解后就成了岩浆或熔岩。但就算能取得熔岩并灌入铸模，也无法制造出强韧的陶瓷，至少绝对不是你认得的，或用来泡茶的那种。熔岩当然只会形成火山岩，充满孔洞与瑕疵，需要历经地底深处数百万年的高热与高压，才会转变成所谓的火成岩，建构起高山和丘陵。因此，想制造取代岩石的人造物就只有两条路：一条是利用化学反应，也就是水泥和混凝土造成的作用；另一条是像制作陶器一样，在窑里加热黏土，但不是把黏土熔化，而是利用结晶的一个特殊性质。
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黏土是矿物微粒和水的混合物。这些矿物微粒跟沙一样，是水和风侵蚀岩石的结果，基本上就是极细的结晶。黏土常常出现在河床里，因为山上的风化矿物质被冲刷到河水中，淤积在河床形成湿软的泥土。不同的矿物质组成，会形成不同的黏土。例如陶瓦的结晶通常包括石英、矾土和铁锈，因此才会呈红色。
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黏土受热时，水分会首先蒸发，让微粒结晶有如沙堡般堆栈在一起，并留下许多孔洞，孔洞是水分消失后留下的空隙。但高温会造成一个很特别的现象，就是结晶里的原子会跳到隔壁的结晶再跳回来。不过，有些结晶里的原子不会回到原位，于是结晶之间开始逐渐形成原子桥，最后有数十亿条原子桥生成，使得原本只是堆在一起的结晶群变成单一的连续体。
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原子会这么做的原因跟化学物质会进行反应的原因一样。结晶里各原子的所有电子，都会跟周边的电子形成稳定的化学键，也就是处于“填满”状态。但在结晶的边缘和表面会有一些“未填满”的电子找不到其他原子可以键结，这些电子就像松脱的零件。因此，结晶内的所有原子都想在结晶内部而非表面找到位置固定下来，也就是说结晶表面的原子很不稳定，一有机会就会想改变位置。
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加热会让群聚的小结晶产生变化，形成完整单一的物质
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结晶的温度不高时，原子通常没有足够的能量四处移动，突破限制。但只要温度够高，原子就会开始移动、重新组织，让被迫留在结晶表面的原子越少越好，结果就是结晶表面越来越小。这些原子重新塑造了结晶的形状，让结晶不断压缩紧实，消除其中的空隙，于是所有微粒结晶自然缓缓压合成完整单一的物质。这个过程一点也不神奇，但过程的结果却很神奇。
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