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人类探索材料文明用了7000年,这其中都经历了什么?

发布时间:2019/10/05 08:44

  材料,是人类文明的基石。

  若以青铜器时代为起点,把约7000年的材料文明发展历史压缩到一天,钢铁、橡胶这些目前最常见的材料出现在几点几分?

  9点?15点?

  如果把7000年的历史压缩到1天里,很明显时间加速了。

  在这一天里,每一秒相当于30天,每一个小时相当于291年。

  在这一天里,由于材料的发展,人类社会生产力所经历的天翻地覆的变化,足以让你震惊。

  00:00:00 人类在寻找石器时发现了铜矿石,开采后砸碎筑炉冶炼,制成食器、水器,农器工具与兵器,从此人类步入青铜时代。夏(BC2070~BC1600)是中国第一个王朝,虽国际上还有争议,但夏代青铜器及相关技术,已属于成熟的材料技术,这也是文明时代开始的重要特征。

  12:00:00 老祖先们利用高温热源冶炼出陨石中的铁,发现将其加热后会流动有可塑性,还越敲越强硬,于是,最适合制造工具的材料诞生了。我国最早在商代(约公元前1300年前)已经有应用陨铁的记录。

  17:00:00 中国东汉的陶匠对陶器加以改善并制造出瓷器。从三国两晋南北朝到唐代,制瓷材料和工艺技术不断发展。瓷器在宋代达到高峰,这时期著名的汝、官、哥、定、钧五大名窑,各领风骚。

  逐渐地,陶瓷凭借着它的特质,成为了中国文化的图腾之一和国力的展现。

  17:15:00 古罗马时期,人们把石灰和火山灰搅拌一下,制出建筑原料“罗马砂浆”,它就是水泥的前身。

  19世纪后,由于大量的工业与民用建筑的兴建,各国竞相开发耐水建筑材料,水泥的兴起就在此时。1824年英国工匠约瑟夫·阿普丁发明的水泥,水硬性好、强度高、原料丰富、价格便宜,堪称无机非金属材料领域最重大的发明。

  20:00:00 随着技术的进步,人们发现铁里面碳元素的含量可以影响铁的性质,基于此原理钢诞生了,并伴随蒸汽机的发明掀起了惊天动地的工业革命。随后,新的冶金方法不断出现,人类社会从大规模生产钢铁时代,转向高质量钢时代。

  23:00:00 现在被称作高分子材料或聚合物材料中的一大类是天然材料,这就是橡胶。大约在11世纪,南美洲人就已使用橡胶球做游戏和做祭祀了。

  但是橡胶真正成为一种实用材料,是在美国化学家古德伊尔研究成功硫化工艺之后才实现的。硫化橡胶后来被投入工业中用作轮胎,应用于自行车和汽车,解决了振动和颠簸的问题。

  23:07:00 进入电气化时代,人们发明了发电机、电动机,同时制造了各种电器仪表,这时就有了永磁材料的需求。发展至今,其应用已经渗透到了国民经济和国防的各个方面。

  从20世纪初的软磁材料、永磁材料和超导材料研究发明开始,功能材料已经崭露头角。

  23:11:00 德国化学家阿道夫·冯·拜耳首次合成酚醛树脂,这是人类最早实现工业化的合成树脂,也是合成粘胶剂领域用途最广的品种之一。

  23:12:30 随着台球在在西方国家的盛行,一名印刷工人发明了第一种人工合成塑料-赛璐珞,取代了原本制作台球的昂贵且稀少的象牙。

  这其实是最早塑料工业的雏形,“合成材料”赛璐珞的诞生,开启了真正的人工合成材料的大门。

  23:19:30 美国工人用钨来冶炼钢材,制作出了耐高温、耐磨且强度高的硬质合金,它是世界上第一种人工合成硬质材料。

  硬质合金的应用,不只作为金属切削工具,也扩展到矿物挖掘、耐磨模具和冷加工工具等。圆珠笔刚发明时,还被建议用作“笔珠”。

  23:25:00 铝是地壳中含量第一的金属元素,铝材料的开发极具典型性,此中做出贡献的任务可列出极长的名单。铝合金,比钢铁更轻且比强度更高的材料,后来成为了重要的航空结构材料,飞机从此变得便宜,加速了文化互动。

  23:25:30 第一次世界大战期间,冶金学家布雷尔利受雇钻研合金以便改良枪管,意外制作出世界上第一块不锈钢。而后人们将其做成餐具,舌头再也不会因为餐具的味道而受罪了。

  下面所有这一切发生在最后的30分钟 23:32:00

  功能陶瓷的各种新性能、新应用不断被人们所认识,在我们的日常生活、汽车发动机、通信电子等方面发挥了重大的作用。

  23:32:15 “不粘锅”随着“塑料王”特氟龙的发明而诞生,为无数现代家庭主妇带来了便利。

  23:32:30 1935年美国杜邦公司卡罗塞斯博士等完成了三大合成材料之一——人造纤维尼龙的发明。尼龙的出现使纺织品的面貌焕然一新,而且是工程塑料的第一品种,拥有“像蛛丝一样细,像钢丝一样强,像绢丝一样美”的赞誉。

  23:33:00 当钢铁迅速发展的时候,陶瓷和玻璃被丢入大工业生产里用作原材料,而不再仅仅是个容器。建筑师运用大规模生产的结构钢和平板玻璃,创造出新的都市生活形态。

  23:34:00 经过20世纪初开始的50多年的探索,镍基高温合金有了巨大进步。在世界先进航空发动机研制中,高温合金用量已占到发动机总量的40%-60%。

  23:35:00 高分子、陶瓷、金属都有难以克服的弱点,1930年代末,纤维化使人们找到克服这些弱点的新途径——由纤维构成复合,担起重任的竟是平时脆弱不堪的玻璃。由于玻璃纤维增强塑料的发明,从此出现了复合材料这一名词。

  23:35:30 随着在硅晶片上印刷复杂电路的技术发展,铁氧体等磁性材料和半导体材料使无线电技术的进步飞快,这样你才可以跨时空地“网聊”。

  23:36:30 英国Hardold Ridley等人共同设计了第一枚人工晶体,并在伦敦为病人进行植入,使得治愈白内障成为了可能。

  23:40:00  光伏材料把阳光转化为源源不断的能量。从太阳能电池在空间卫星的供能领域首次得到应用,时至今日小至自动停车计费器的供能、屋顶太阳能板,大至面积广阔的太阳能发电中心,光伏在发电领域的应用已经遍及全球。