登陆注册
5569000000005

第5章 数理化工大发明(2)

1921年10月,侯德榜留学回国后,出任范旭东创办的永利碱业公司的总工程师。他精通业务、知识广博,在他的带领下,技师、工人们团结一心,为建成中国自己的碱厂而奋战。经过近10年的努力,侯德榜终于摸索出了索尔维制碱法的奥秘。为了支持我国的化学事业,范旭东支持侯德榜把其中的奥秘无偿地公之于世,使工业落后的国家不再仰仗技术大国的鼻息,不再听从大国的摆布。

侯德榜撰写的《纯碱制造》一书于1933年出版,该书刚一问世就轰动了整个科学界,被誉为“首创的制碱名著”,它使很多不发达的国家掌握了制碱技术。后来,侯德榜还亲自到印度和巴西,帮助建设碱厂。这不但是中国科学家对人类的一大贡献,也反映了侯德榜不求名利,一心为人民服务的高尚品德。

经过进一步的研究调查,侯德榜决定改进索尔维法,开创制碱的新路。他仔细揣摩了索尔维法的制造过程,认为这种方法的主要缺点在于:两种原料反应时只利用了一半,即食盐中的钠离子和石灰中的碳酸根结合成纯碱,食盐中的氯和石灰中的钙结合成了氯化钙,却没有实际用途。

针对以上生产中不可克服的种种缺陷,侯德榜创造性地设计了联合制碱新工艺。这个新工艺是把氨厂和碱厂建在一起,联合生产,由氨厂提供碱厂需要的氨和二氧化碳。母液里的氯化铵用加入食盐的办法使它结晶出来,作为化工产品或化肥,食盐溶液则可以循环使用。

1941~1943年抗日战争时期,环境相当艰苦,但为了实现这一设计,侯德榜仍兢兢业业地工作。他在经过500多次循环试验,分析了2000多个样品后,才把具体工艺流程定下来。新工艺不仅使食盐利用率从70%提高到96%,而且使原来无用的氯化钙转化成化肥氯化铵,解决了氯化钙占地毁田、污染环境的难题。侯德榜制碱新方法把世界制碱技术水平推向了一个新高度,赢得了国际化工界的极高评价。1943年,中国化学工程师学会一致同意将这一新的联合制碱法命名为侯氏联合制碱法。

人工降雨

20世纪40年代,人们发现在高空飞行的飞机机翼上会结冰,这对飞行是很危险的。由于战争,飞机被用到了战场上,这个问题也受到了很大的重视。为此,当时的美国纽约州通用电气公司聘请著名科学家朗缪尔博士研究解决这个问题。

年轻的文森特·谢弗作为助手,随同朗缪尔博士来到大雪纷飞的新罕布什尔山区做试验。在这里,他们惊奇地发现,周围云层的温度虽然经常低于冰点,但云中的水分却不结冰,也未形成雨或雪。谢弗是一个喜爱雪的滑雪爱好者,这个现象引起了他的浓厚兴趣。

当时,人们对雨雪形成的根本原因并不清楚。比较流行的观点有一种,认为水滴是凝聚在灰尘或其他物质的细小颗粒周围的,没有这细小的内核,水滴就无法形成。有人据此做了试验,但并没有得出确切的结论。

二战结束后,谢弗决心把雨雪形成的原因弄清楚。他用一部能够制造类似云中冷湿气体的机器进行了试验,并且往里面投入各种诸如粉尘、泥土、盐、糖之类的物质,期望能看见水滴的形成。然而,凡是能想到的材料都试过了,而试验的结果总让人失望。

一个炎热的夏日,谢弗冒着酷暑继续在制冷器中做试验。午饭时间到了,谢弗和平时一样,敞着制冷器的盖子就离开了。午饭过后,谢弗又回到制冷器前。他意外地发现冷冻箱的温度上升了。略一沉思,谢弗恍然大悟:原来,制冷器的盖子没有盖上,因而受周围热空气的影响,冷冻箱的温度也上升了。

为了继续进行试验,必须迅速降低温度。于是,他向制冷器内投入了一些干冰。在投入干冰的同时,谢弗正好向制冷器内哈了一口气。就在这时,奇异的现象出现了:在他的哈气时,谢弗看见制冷器内一些细小的碎片在闪烁发亮。他立刻明白了:这正是他望眼欲穿的冰的晶体!他不停地向制冷器内哈气,并且投入大量的干冰,但见冰的晶体变成了小小的雪花飘荡起来。

人造雪花就在这样的意外中产生了。谢弗和朗缪尔决定到空中去试验一番。他们热切地期盼着冬季的到来,因为只有在寒冷的冬天,大气的温度才足够冷。

11月的一天,户外天气很冷。谢弗驾着一架飞机,在云层上方撒下大量的干冰。留在地面观察的朗缪尔抬头密切地注视着天空。忽然,他看见无数的雪花飘飘洒洒地从天而降。这些雪花落在他的脸上化成了水滴。

就这样,谢弗用干冰实现了人工降雨,将呼风唤雨从一个古老的神话变成了活生生的现实!

晶体管

在晶体管发明之前,电子管器件历时40余年,一直在电子技术领域占统治地位。但不可否认的是,电子管十分笨重,存在耗能大、寿命短、噪声大、制造工艺复杂等缺点。因此,人们一直在努力寻找新的电子器件来替代它。

19世纪末,人们发现了一种新材料——半导体,但直到第二次世界大战爆发后,半导体器件微波矿石检波器在军事上发挥了重要作用,半导体这才引起了人们的关注。许多科学家纷纷投入到半导体的深入研究中。经过紧张的研究工作,三位美国物理学家肖克利、巴丁、布拉顿捷足先登,合作发明了晶体管——一种三个支点的半导体固体元件。它的发明开创了固体电子技术时代。他们三人也因而共同获得了1956年的诺贝尔物理学奖。

最初,他们采用肖克利提出的场效应概念来研究晶体管。他们仿照真空三极管的原理,试图用外电场控制半导体内的电子运动。但实验屡屡失败。经过无数个不眠夜的苦苦思索,巴丁又提出了表面态理论。这一理论认为表面现象可以引起信号放大效应。表面态概念的引入,使人们对半导体的结构和性质的认识前进了一大步。布拉顿等人在实验中发现,当把样品和参考电极放在电解液里时,半导体表面内部的电荷层和电势发生了改变,这正是肖克利预言过的场效应。

这个发现使大家十分振奋,他们加快研究步伐。谁知,继续实验时却发生了与以前截然不同的效应。新情况把他们的思路打断了,渐趋明朗的形势又变得扑朔迷离。

然而,肖克利小组并没有畏缩、泄气,他们团结一致,紧紧循着茫茫迷雾中的一丝光亮。经过多次分析、计算和实验,1947年12月23日,他们终于得到了盼望已久的“宝贝”。这一天,巴丁和布拉顿把两根触丝放在锗半导体晶片表面上,当两根触丝十分靠近时,放大作用发生了。世界上第一只固体放大器——晶体管也随之而诞生。

尽管最初的晶体管原始且笨拙,但它在当时却是一个举世震惊的突破。晶体管的发明,终于使体积大、耗能多、易碎的真空管有了替代物。同真空管相同的是,晶体管能放大微弱的电子信号;不同的是它廉价、耐久、耗能少,而且在科技高速发展的今天它几乎能够被制成无限小。

1999年9月,法国原子能委员会的科学家研制出当今世界上最小的晶体管,这种晶体管直径仅为20纳米。如果将这种晶体管放进一片普通集成电路中,就好像一根头发丝被放在足球场的中央一样。

如今,小小的晶体管正在我们生活中的各个领域发挥着它不可忽视的作用。

特氟隆

1938年,美国杜邦公司的化学家罗伊·普伦基特博士正在开发一种新型制冷剂——四氟乙烯,这是一种无毒、不会燃烧的气体。平时,普伦基特总是在试验结束时将气瓶放入冰箱,可是,有一次他遗忘了一只气瓶,这只气瓶就这么在实验室的桌上放了几天。后来,气瓶里的气体聚合成固态,经研究这是一种被称为塑料王的碳氟树脂——聚四氟乙烯,也就是人们常说的特氟隆。

特氟隆的化学性能十分稳定,与大多数高分子材料一样具有耐酸性、耐腐蚀性等特点,另外,它还有耐热性、防水性等独特的性质,特氟隆的这些性能决定了它一旦形成表面膜之后,表面光滑、摩擦力小。起先,人们用它涂在枪筒内作为减少子弹摩擦用的“固体润滑剂”。而特氟隆能够与锅联系起来要归功于法国的格雷瓜尔夫妇。

1955年,法国工程师马克·格雷瓜尔将特氟隆用在他的钓鱼线上,这样,钓鱼线特别滑溜,不粘水草,也不会绕成一团分不开。一次,当格雷瓜尔向正在煎鸡蛋的夫人炫耀他那特别的钓鱼线时,正为鸡蛋粘锅而不耐烦的妻子发火了:“我天天用平底锅煎鸡蛋,老是粘锅,你有本事解决吗?”

妻子的埋怨触动了格雷瓜尔。于是,格雷瓜尔把自己的想法告诉了另外一名工程师,接着俩人开始了研究。起初试验很不理想,特氟隆真是名副其实的“不粘”,它在-260~330℃之间,不受化学品、水分、阳光或热力的影响,完全没有黏性,甚至连口香糖也粘不上。但是,格雷瓜尔并不气馁,经过几年的潜心研究,做了成千上万次的试验后,他终于掌握了最佳的配方、温度和操作工艺,成功地将特氟隆材料涂在锅底上,制造出了家庭用的平底不粘锅。

涂上特氟隆的不粘锅不仅美观,而且传热均匀,更主要的是,它耐酸碱,烧好的菜长期放在锅中都不会对它产生丝毫腐蚀。格雷瓜尔在制成不粘锅后不久就成立了名为“泰法尔”的特氟隆食品公司。

特氟隆不仅促成了不粘锅的发明,而且还开启了人们的发明思路,使特氟隆找到了其他许多用武之地。比如,人们将它涂在压面机的碾棍上,涂在做糕饼的模子里,那些碾棍、模子连一点面粉、糖浆都粘不上;有人还将它涂在钢笔尖上,吸好墨水的笔尖根本不需要拿纸去擦净,因为那上面滴水不粘。

造纸术

我们的祖先最初把文字刻在龟甲或兽骨上,称为甲骨文。商周时代,又把需要保存的文字铸在青铜器上或刻在石头上,称为钟鼎文、石鼓文。春秋时期,人们开始把文字写在竹片或木片上,称为简牍。另外,也有用绢帛写字的,但材料十分昂贵。在这种情况下,蔡伦发明了纸。

蔡伦总结了前人造纸的经验,带领工匠用树皮、麻头、破布和破渔网等来造纸。他们先把树皮、麻头、破布和破渔网等东西剪碎或切断,放在水里浸渍相当长时间之后,再捣烂成浆状物,经过蒸煮,然后在席子上摊成薄片,放在太阳底下晒干,这样纸就制成了。

用这种方法造出来的纸,体轻质薄,很适合写字。公元105年,蔡伦把这个重大的成就上报了朝廷,受到了称赞。从此,全国各地都开始用这样的方法造纸。

纸很快取代了简、帛,广泛应用于书写或印刷。东汉安帝建光元年(公元121年),蔡伦的弟子孔丹在皖南造纸,他很想造出一种世上最好的纸为老师画像,以表缅怀之情。

一个偶然的机会,孔丹来到峡谷溪边,看见一棵古老的青檀树横卧溪上。由于流水终年冲洗,树皮腐烂变白,露出一缕缕修长而洁白的纤维。孔丹灵机一动,认为这种纤维是造纸的绝佳材料。事实果然如孔丹所料,经过反复试验,终于大功告成。用这种纤维造出来的纸就是历史上有名的“宣纸”。由于宣纸产于安徽泾县,古属宣州,所以就称宣纸。

到南唐时,宣纸的发展又进入了一个新的阶段。后主李煜在政治上是不成功的,但却热衷于文化事业。作为朝廷贡纸的宣纸在李煜的监制下显得更为名贵,澄心堂纸就是这个时期的产物。澄心堂原本是南唐列祖李弁的宫室之名,可见,这种纸是专为南唐宫廷制造的。据说,这种纸要用腊月敲冰所取的水制造,滑如春水,细密如蚕茧,坚韧胜蜀笔,明快比剡楮,长者可16.6米为一幅,自首至尾匀薄如一。

宋代继承了唐和五代的造纸传统,出现了很多质地不同的纸张,纸质一般轻软、薄韧,上等纸全是江南制造,也称江东纸。欧阳修曾用这种纸起草《新唐书》和《新五代史》,并送了若干张给大诗人梅尧臣,梅尧臣收到这种“滑如春水密如茧”的宣纸竟高兴得“把玩惊喜心徘徊”,澄心堂纸在唐宋时期名贵难求的程度,由此可略见一斑。

元代的造纸业开始凋零,只有在江南还勉强保持着昔日的景象。到了明代,造纸业又兴旺发达起来,主要名品是竹纸、宣德纸、松江潭笺等。清代宣纸制造工艺进一步改进,成为家喻户晓的名纸。各地造纸大都就地取材,使用各种原料,制造的纸张名目繁多,在纸的加工技术方面,如加矾、染色、洒金和印花等工艺上,都有了进一步的发展和创新。

印刷术

印刷术诞生之前,人们出版一本著作完全要靠手工抄写,质量无法保证。随着墨和纸的问世,雕版印刷术诞生了。它的操作方法是:将一篇文章用反手刻在木板上。印刷时,在版上刷墨,然后将纸盖在版上用干净的刷子轻轻刷实,纸上就会出现黑色的字迹。

20世纪初,考古学家们在甘肃敦煌千佛洞中发现了唐咸通九年雕印的《金刚经》,它成为目前世界上标有确切雕印日期的最早的印刷品实物。

雕版印刷由兴到衰,历经了1000多年的风风雨雨。经过长期的摸索,活字印刷术诞生了。它的问世不但记录和传播了中国传统文化和文明,更带动了世界范围内文化艺术和科学的发展,而所有这一切,都要归功于现代印刷业的鼻祖——毕昇。

同类推荐
  • 世界之最大全(快乐校园精品读物丛书)

    世界之最大全(快乐校园精品读物丛书)

    《快乐校园精品读物丛书:世界之最大全》无论从题材还是形式、风格上,都比较典型多样,同时贴近生活实际,具有一定的感染力,突出了“快乐阅读”和“精品读物”的主题,但是又具有一定的教育意义,能够使读者快乐之余还能够从文字中体验到名家的人生感悟。
  • 教你学歇后语(下)

    教你学歇后语(下)

    语言文字的简称就是语文。语文是人文社会科学的一门重要学科,是人们相互交流思想的工具。它既是语言文字规范的实用工具,又是文化艺术,同时也是用来积累和开拓精神财富的一门学问。
  • 电视摄像艺术

    电视摄像艺术

    本书对电视摄像艺术进行了全面的阐述,系统而概括地论述了电视摄像从入门到提高再到电视艺术创作需要掌握的技巧和方法。
  • 感恩故事(语文新课标课外必读第五辑)

    感恩故事(语文新课标课外必读第五辑)

    国家教育部颁布了最新《语文课程标准》,统称新课标,对中、小学语文教学指定了阅读书目,对阅读的数量、内容、质量以及速度都提出了明确的要求,这对于提高学生的阅读能力,培养语文素养,陶冶情操,促进学生终身学习和终身可持续发展,对于提高广大人民的文学素养具有极大的意义。
  • 提高文章写作能力(学生综合素质提高手册)

    提高文章写作能力(学生综合素质提高手册)

    青少年是祖国的未来和希望,培养综合素质高的接班人是我们教育的天职。当今社会,我们国家在现代化发展的道路上正面临着极大的机遇和巨大的挑战。要应对挑战就必须使未来的建设者们具备全面的素质;不但要有自然科学的知识,同时也必须掌握人文科学的知识。只有具备综合素质的人,才能称得上是合格的人才。一个民族的全体国民要想全面提高人文素质,就必须以提高综合素质为突破口。本选题是为青少年量身定做的综合素质提高自助读本。
热门推荐
  • 闯荡商海的女人

    闯荡商海的女人

    母爱,是世上最伟大的力量,最无私的感情。爱母,是天下最崇高的奉献,最真诚的快乐。为了救母,她闯入为富豪权贵服务的包厢。她干过时装女模,做过厨师,又经营起餐馆,意外横祸将她打入牢狱,经历种种曲折和艰难,她终于把事业做大做强,成为金领丽人。本著着力描绘女性打工族群坎坷遭遇和命运舛误,表现社会和人们对法制建设日益重视,把平常百姓带入法制生活空间,丰富和深化了法制文学内涵,并揭示当今社会官与商、权力与体制之间耐人寻味的关系,令人感叹,发人深省。
  • 食品工厂设计

    食品工厂设计

    食品工厂设计是一项复杂的工作,要想完成设计任务必须做好多专业人员的合作。因此,对于食品科学与工程专业设计人员来说,为了保证设计工作的规范性和建成投产后的食品的卫生安全,除了掌握食品工厂工艺设计的原则和基本方法步骤外,还必须了解其他相关专业设计方面的知识并做好与其他专业设计人员的沟通交流和配合工作。因此,本书以“食品工厂工艺设计”为中心,内容包括基本建设的概念、基本建设程序的相关知识,食品工厂建设前期的项目决策及可行性研究的重要意义和方法,食品工厂公用工程设计的原则和方法,食品工厂设计对厂址选择、总平面设计和卫生等方面的相关规范要求以及食品工厂建成后的经济技术分析等。
  • 重生之嫡女斗渣男

    重生之嫡女斗渣男

    她,庄静怡,狗血的穿越了!果然穿越文看多了,会遭报应!只是别人穿越,都意气飞扬,活的多姿多彩,为什么轮到她穿越了,却处处都是狗血淋头的剧情?!老天爷,你真的是不长眼啊!别人嫁人,带着满街的嫁妆,她倒好,她嫁人带着妾室,而且这个妾室还对她恨得咬牙切齿,满脑满心的要置她于死地!夫君风流,妾室妖娆,妯娌相争,姑嫂相斗,外加皇子爷们也来凑热闹,这重来的一辈子,怎一个乱字了得!且看,她,庄静怡如何周旋,活出一个穿越者的淡然来!【情节虚构,请勿模仿】
  • 管人与用人(小故事大道理)

    管人与用人(小故事大道理)

    一滴水,折射太阳的光辉,一本书,滋养无数的心灵。如是您在企业管理的过程中存在以下问题,那么本书一定会给您帮助:一直为招聘不到合适的人才而苦恼。组织里常常留不住优秀的人才。总有一些人在执行中打折扣,与你的指令背道而驰。自己常为自身的现状和条件而担忧。……阅读本书,将让你得到一些启示,迅速找到解决问题的钥匙,让你受益非浅。
  • 总裁—妈咪偸下蛋

    总裁—妈咪偸下蛋

    情人酒吧。有三个女孩躲在酒吧老板的办公室里头秘密商议着一件事情,一件很有趣很刺激很好玩的事情。猜猜?啥事情?她们分别是,秦依瞳、夏甜甜、苏浅夏。苏浅夏是情人酒吧的老板,别看她才十八岁,外表狂野性感又清新,人却是绝顶聪明,不然怎么能开了一间酒吧呢,这间酒吧生意非常好,每天只经营四个小时,从凌晨00:00至04:00结束营业。夏甜甜长滴甜美动……
  • 侍君侧,冷宫代嫁妃

    侍君侧,冷宫代嫁妃

    他以为自己冰冷的心不会再为谁而跳动了,可是两年前宴会上的惊鸿一瞥,他从此忘不了那抹纤细的身影,可是他却在婚嫁当日发现新娘竟是由别人代替的......~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~他说,说出柳芸甯的下落,朕可以给你一切你所想要的。她说,我要的,你给不起。他说,既然你那么喜欢当替代品,那就如你所愿。她说,若是可以,我只想逃得远远的。他说,你逃不了的,你生生世世都将被留在朕的身边,以柳芸甯的身份。她说,我是柳韵凝,从来就不是柳芸甯。~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~她抬起头,视线穿越殿堂上的众人,落在那冷眼看着她的帝王,无声地低问:“柳韵凝,在哪里?”
  • 做最好的面试官

    做最好的面试官

    企业的竞争,归根结底是人才的竞争。招聘作为企业获取人才的重要渠道,其重要性不言而喻。为企业招到合适的人才,是人力资源部门和人力资源管理者不可推卸的责任。可是,很多招聘工作往往不够理想:用人迫在眉睫,可是却招不到合适的人;面试中表现不错的人,可实际工作以后却不能胜任。那么,招聘工作如何开展才最好呢——这就是《做最好的面试官》要探讨的问题。无论作为企业招聘工作参考,还是人力资源工作者个人学习,《做最好的面试官》都有着很高的实用价值。相信本书一定会给你带来益处!本书由刘翠编著。
  • 权倾帝凰之永夜

    权倾帝凰之永夜

    因为一个意外,她被杀身亡,大难不死,巧回异世。来来去去身边如此众多的出色人物,她终决定选择那人,执子之手,与子偕老。然事与愿违,高高在上的帝王,许她一场荣华,要她一句承诺,至此,她步步惊心。一纸诏书,她迈进那扇永无止尽充满黑暗与血腥的门,成为一颗身不由己的棋子。嫣然浅笑间的忍辱负重,波诡云谲下的黯然神伤,她几经生死,却大难不死。岁月蹉跎,人心叵测,她终究带着不甘遁逃他乡……
  • 此四时

    此四时

    六月文暂不更,七月份会回来的 “你此生有事是遗憾或是后悔的吗?”“有,很多。”“那你想重来一回去弥补去做这些事吗?”“不想。”人生愁绪如柳絮,哪次见春不见它?纵重回韶华千百遍,哪有十全十美如意事?况且,这世道,寿终正寝是件奢侈事,除此之外,哪种死法不疼?死多疼啊,她多怕疼。
  • 手术直播间

    手术直播间

    一个外科的小医生,一不小心得到了系统加持,横扫医学界,妙手回春,活人无数。