一種呈青白色的奇妙樹種,開黃綠色小花,割開樹皮,里面流出白色的黏稠物質。在印第安語中,又被稱為“樹的眼淚”。
西班牙國家博物館,至今仍在展出一個黝黑的小球,小球落地后能反彈得很高,捏在手里則會感到有粘性。
那是1493年,西班牙探險家哥倫布從南美洲帶回的一件稀罕物。
不過,那時對這種東西感興趣的人不多。
彈性小球讓世界動起來
橡膠輪胎年產達17億條
240年后,這個會彈跳的球才被法國科學家康達明證實為用三葉橡膠樹的乳白色膠液制成的,而“橡膠”在印第安語中是“樹的眼淚”。
橡膠最初的用途是“擦子”,1770年,英國化學家普立斯特勒發現橡膠能擦去鉛筆字跡,由此誕生了“橡皮”這一英文詞匯。1823年,一個叫麥金托什的人不小心把橡膠溶液沾到衣服上,意外發現能夠防水。于是,人類歷史上第一件能擋雨水的衣服誕生了。直到今天,英語中的“雨衣”一詞,還在以他的名字命名。
橡膠改變世界之旅并非一片坦途。
19世紀初,美國一些小商店已經擺上了橡膠制品:從救生衣到雨衣、雨鞋,不一而足。但光顧者不多,原因是生橡膠在炎熱的夏季會受熱融化,在寒冷的冬季則會變得又硬又脆,而且氣味又很難聞。絕大多數北美橡膠公司不是關門大吉,就是處在破產邊緣。
真正讓橡膠取得應用的,是美國發明家固特異。1839年2月的一天,固特異在實驗中,無意把盛橡膠和硫磺的罐子丟在爐火上,橡膠和硫磺受熱后流淌在一起,形成了塊狀膠皮,他終于發現了制造耐用、不受氣候影響的橡膠的方法。同一年,固特異用硫化橡膠制成了世界上第一雙橡膠防水鞋;同一年,他還順便發明了現代橡膠安全套。
1851年,固特異參加了倫敦萬國工業產品博覽會,他的展品從家具到地毯,從梳子到鈕扣都是由橡膠制成的,他因此被授予國會勛章等一系列勛章。這一年,流亡倫敦的馬克思在參觀了博覽會上的新技術、新發明后,觀察到世界經濟中心正在從歐洲轉向美國。他在寫給恩格斯的信中,提到了美國將影響世界的六類展品,第一類就是橡膠。馬克思的預言得到了應驗。19世紀中葉,橡膠工業已開始形成,它已能生產膠布、膠鞋、膠管、膠板及一些日用品等。
而輪胎的偶然發明,則將橡膠推向了高潮。1887年,蘇格蘭獸醫約翰·博伊德·鄧洛普在幫兒子修理自行車時,靈機一動,發明了充氣輪胎。兩年后,法國人愛德華·米其林也在一次修理自行車輪胎的過程中,想到可以把輪胎做成可拆換的,由車主自己修理。1891年,米其林申請了這項輪胎改革專利。1895年,輪胎被用在各種老式汽車上。
目前,全世界每年生產輪胎達17億條。沒有輪胎之前,一位歐洲海軍軍官在記述乘坐汽車感受時說:“就像生病吃藥時的醫囑:搖勻再服”。而橡膠輪胎的意義是:輪子開始代替人類的雙腿奔跑。
輾轉大半個地球 南美橡膠樹子孫扎根東南亞
汽車輪胎的出現,使得割生膠生產輪胎成為那個時代眾人矚目的產業。
伊基托斯是秘魯熱帶雨林的一個小村,印第安人總人口超不過250人。但是,隨著雨林里橡膠的開發,冒險家紛紛來此“淘金”。19世紀末,這里膨脹為一座有兩萬居民的國際化商業城鎮,僅來自歐洲、亞洲和拉美鄰國的移民就有4000多人。
伊基托斯有一座著名的“鐵房子”,建于1887年。這座兩層樓房完全由鑄鐵的廊柱支撐,包括螺母螺栓的所有建筑材料,全部在巴黎裝船、再由數百名印第安人穿過雨林搬運而來。您恐怕想不到,它的設計者和建設者與高聳于巴黎市內的埃菲爾鐵塔的設計者是同一個人——居斯塔夫·埃菲爾!
至今,這里仍留下了許多冒險家的故事,卡洛斯·菲爾明·菲茨卡拉德就是其中之一。為了打通運輸道路,獲得更大的利潤,菲茨卡拉德1894年乘一條蒸汽機船從伊基托斯港起航,在一條地峽前將船拆卸,發動上千印第安人和白人冒險家拖拉船體部件,穿過10公里長、坡度近500米的地峽,再把船組裝好,進入另一條航道。該地峽如今叫“菲茨卡拉德地峽”。
另一個大膽的冒險則來自英國探險家亨利·威克漢姆。橡膠樹原產南美亞馬孫河流域,主產巴西,其次是秘魯、哥倫比亞、厄瓜多爾、圭亞那、委內瑞拉和玻利維亞。
亨利·威克漢姆的計劃是:采集數千粒橡膠樹種,偷渡到英國。1876年,橡膠樹種受到嚴格保護,一旦被發現從巴西帶出一粒橡膠樹種就會被判處死刑。但他還是成功地將幾萬粒橡膠樹種運到了英國倫敦。這些珍貴的樹種被撒進了英國皇家植物園的土壤之中。花匠培育的近3000棵橡膠樹苗,之后又繞了大半個地球,來到英國當時的殖民地斯里蘭卡和馬來西亞。長時間的海上航行過后,只有一小部分樹苗存活了下來。
如今,全球30多個國家的熱帶地區引種栽培橡膠樹,而以東南亞各國栽培最廣,產膠最多。馬來西亞、印度尼西亞、泰國、斯里蘭卡和印度5國的植膠面積和產膠量占世界的90%。而這些國家的橡膠樹,全部是當年南美洲熱帶雨林的子孫。
中國的橡膠樹也不例外。
1904年,云南土司刀安仁從新加坡購回巴西三葉橡膠樹苗8000余株,并于當年8月底至9月中旬種植在盈江縣鳳凰山上,成為我國成功引種的第一批天然橡膠樹。后因戰亂和管理不善,至1950年只剩2株,現僅存1株,樹齡已達107年。
我國另一大橡膠基地——海南島,種植橡膠樹的歷史始自1906年。那一年,華僑何書麟從馬來西亞引進4000粒橡膠種子,種植于會縣(現為瓊海市)和儋縣。
人類生活的重要元素 身懷絕技的合成橡膠
抓地力強且輕便耐磨的登山鞋、最薄可達0.03毫米的安全套、終身不漏的咖啡機、香味持久易于咀嚼的口香糖……
這些大量的產品,離不開合成橡膠的發明。
1906年,德國拜耳染料廠發布懸賞令:如果有人能夠在1909年11月1日之前成功研制出“制造橡膠或橡膠替代品的方法”,公司將獎勵發明者兩萬馬克。當時,兩萬馬克相當于一個工人17年的工資總和。
染料廠巨資懸賞背后,是橡膠需求量的急劇放大。當時,一輛坦克需要800公斤橡膠,一艘3萬噸級的軍艦就要用68噸橡膠。1908年,英國橡膠進口值為84萬英鎊,1909年便增加至141萬英鎊;1908年美國橡膠進口值為5700萬美元,次年即增加至7000萬美元。
但橡膠樹往往不能生活在北緯17度以北地區,生產不能滿足需求,因此橡膠價格快速上升。
德國化學家霍夫曼發現了一種奇特的物質,它可以隨聚合溫度的變化而變得很軟或很硬,但是始終保持彈性。這種物質被稱為甲基橡膠,它的發現標志著合成橡膠的誕生。
1910年,德國皇帝威廉二世為自己的轎車配上了由合成橡膠制成的新輪胎,舒適度和天然橡膠并無二致,在行駛中他發電報稱自己“非常愉快”。
如今,世界各國已生產的合成橡膠不下幾十個品種,產量遠遠超過了天然橡膠。
橡膠的彈性、絕緣、耐磨等特點被發揮得淋漓盡致:F1賽場上裝備了高性能橡膠輪胎的汽車,已經可以以超過300公里的時速行駛;一種直徑達4米、重達5.2噸的巨型輪胎則可以負載重達365噸的貨物。
滿足更高需求的特種橡膠也不斷誕生:硅橡膠在-65℃至250℃之間仍能保持彈性,成了飛機和航天飛機等理想的密封材料。
此外,硅橡膠還常常被做成人造關節、人造軟骨甚至人工心臟瓣膜而植入人體,在整容、美容上廣泛用作空腔部位的填補。丁腈橡膠對礦物油、植物油等油脂的抵抗能力極強,具有被子彈射穿后射孔能自動封閉的特性,這種橡膠材料被用來制造飛機和軍用汽車的防彈油箱、輸油管道等。
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人造橡膠皮膚
感受蝴蝶降落
在美國,斯坦福大學的化學工程師已經利用橡膠研制出人工皮膚,即便是20毫克的蝴蝶在表面降落,這種材料也能毫不含糊地感知到。這種電子皮膚是將一層彈性超強的橡膠夾在兩個電極之間。材料之間還留有空氣包,讓這些橡膠片得以反彈。橡膠膜一旦受壓就會變形,這會改變儲存在其中的電荷。而橡膠兩側的電極會記錄下這個電荷變化,由此確定“觸感”的大小。
今年,日本的相關公司將利用橡膠的彈性,推出仿生衣。胳膊喪失運動能力和感覺功能的中風患者,可以通過這件仿生衣來幫助做康復,這種智能式衣服,利用患者健康肢體的運動來幫助受損的肢體康復。當中風患者的健康胳膊做彎曲運動時,衣服上的傳感器能即時探測到胳膊的運動,并將信號傳遞給包圍在另一條胳膊上的橡膠肌肉,橡膠肌肉便會模擬健康胳膊的運動來幫助受損胳膊進行簡單的活動。
F1賽車
得輪胎者得天下
F1是世界上速度最快的運動,輪胎是影響當今F1賽車表現單一的、最重要的因素。再好的賽車沒有輪胎提供的抓地力,發動機出力再大、車架剛性再好、懸掛再完美、空氣動力效應再優秀,也不可能起到任何作用。
一輛賽車的最終表現是通過輪胎傳遞出去的,F1方程式賽車就體現了這一點:只有輪胎緊緊“抓住”地面同時又不產生不必要的摩擦力,賽車才能正常地高速行駛。F1賽車的輪胎非常高、胎壁也很厚,這是因為我們日常的轎車用低扁平比的輪胎,是為了在高速轉彎時輪胎不會因為側向力而影響抓地力。而F1賽車沒有用于減震的機關,必須依賴輪胎來抵御時速300公里下的沖擊與振動。
F1賽車輪胎非常有彈性,而且還很粘。這樣,輪胎在達到最佳工作溫度后,表層的復合材料融化時“粘”住地面,相對速度優勢很明顯,從靜止加速到時速160公里只需要3秒。不過,其輪胎必須要有保證磨損的厚度,即便如此,由于耐磨損程度差,所以方程式賽車在行駛一段時間之后,就要換胎。據統計,賽車進站換胎時,原先重8.5公斤的輪胎大約磨損掉了1.5公斤。