2009年2月18日星期三

造纸机的发明

  中国发明的造纸术,是以手工作业为基础,依靠技师手抄纸(竹)帘,一张一张地捞纸,然后干燥而成纸张。在那漫长的岁月里,纸张尺寸因受抄纸帘的限制,一般都不很大,主要供毛笔书写之用。公元8世纪,造纸术传入欧洲。

   18世纪,英国发生了产业革命,蒸汽机的发明,电能的应用,为从手工业工场准备向大机器生产过渡创造了条件。在欧洲,由于德国印刷机的出现,对纸张提出了更新更高的要求。

   1793年,法国一家印刷所的年轻学徒罗贝尔正忙着干活儿。他的师父大胡子朝他嚷道:“喂,拿错纸了,傻瓜!”罗贝尔赶紧过去。师父停下手中的活计,鼓着眼生气哩。

  原来这家印刷所每天要印制许多小批量的印刷品,经常更换不同规格的纸张。一到印件额满后,有时就出错。罗贝尔受到师父的斥责,闷闷不乐地回家。他晚饭也吃不下,倒头便睡下了。半夜,罗贝尔睁开眼,反正睡不着,胡思乱想起来:纸,为什么一张张的?

  纸,能不能卷成一卷?

  纸,是怎样造出来的?

  ……

  一连串的问号,在他眼前闪动

  从此,罗贝尔利用工余时间,到附近的造纸工厂去参观、调查、绘图、计算。他开始懂得一点造纸的道理了。

  薄薄的一张纸,造起来并不容易。首先,要取得纸浆(就是植物纤维与水的混合体),这些纸浆必须经过打浆处理。其次,把纸浆平摊在一张铜网上,水从网子流走,纤维交织在网上——便成了一张湿纸页(其尺寸依抄纸网而定)。再次,是湿纸页移到毛毯上,压榨,除去多余的水分。这一步步工序,全靠人力完成,中间还有间隔时间。不仅劳动强度大,时间也不短。

  尤其是造出一张一张的,不能满足印刷的要求。

  能否造一张“无限长”的纸呢?一个幻想在他的脑海中升起。能否用连续化的生产来代替这间些歇式的操作?另一个问号又冒出来了。经过5年的努力奋斗,1798年,罗贝尔终于制作了一个环形的“无端网带”,这就是长网造纸机的“胎儿”。纸浆流入网带上,随着手轮的摇动,洁白的纸页就不断地抄造出来。遂而申报了专利。

   1799年,罗贝尔到了英国,鉴于经济窘迫,便把该项专利权卖给了伦敦文具商亨利·福太尼亚。由亨利出资,聘请机械工程师唐金加以改良,按原来的构思重新设计。又经过了5年,1804年,唐金把造纸机按生产流程分为:铜网部、压榨部、干燥部以及卷纸部等。这样第一台实用型的长网造纸机终于完成。由于这种造纸是受亨利的经济支持后才得以实现的,因此有人称它为福太尼亚机。

  费曼梦想成真

  理查德·费曼是美国的一名物理学家。这位1918年生于纽约的杰出人物于1965年与许温格和朝永振一郎一起分享该年度的诺贝尔物理学奖金。因为他们对量子电动力学的基本粒子物理学做出了杰出的贡献。

   1959年,费曼突出奇想:“原子能不能按照我们的意志个个地排列呢?

  如果能做到这一点,又会产生什么样的结果呢?”当时,这只是一个美好的梦想,谁知到了80年代,费曼竟然梦想成真。

   1982年,德国国际商用机器公司苏黎世实验室的宾尼和罗雷尔发明了新一代的电子显微镜——扫描隧道显微镜,它以空前高的分辨率为我们揭示了一个可直观的原子、分子世界。稍后不久,又发明了原子力显微镜,它也可“看”到原子,并且用途更为广泛。

  扫描隧道显微镜不同于以往普通的显微镜,它是通过一根极细的针尖来观察物体的,因此,它的分辨率高得能够直接看到物质表面的原子结构,比电子显微镜还要高10多倍呢!更为惊奇的是,扫描隧道显微镜不仅能“看”到原子,还能通过它与物体表面的相互作用移动原子。这样,当时许多科学家认为,要不了多久,费曼关于移动原子的梦想就会变成现实。

   1989年的《时代》周刊上,刊出了一幅奇特的照片:由35个原子排列成的“IBM”3个字母。这便是由美国IBM公司的科学家在扫描隧道显微镜下移动镍晶体表面的氙原子“写”成的,这3个字母被称为当年最不起的公司广告。这一技术是在—263℃的液氦温度下进行的,当然是十分不容易的。

   1990年7月,在美国巴尔的摩召开了一次科技会议,正式标志着这一超微技术的诞生,并且命名为“纳米科学”。纳米即毫微米,也就是1微米的万分之一,这样小的程度,连技艺高超的微雕大师也要自叹弗如了。

  此后,纳米科学又一步步地向前迈进着。1991年,日本日立制作所中心研究实验室的科学家,在室温下写出了一行原子文字:“PEACE’91”,意思为“和平’91”。德国科学家在2至3个原子的尺度上,在常温常压下进行刻蚀,并获得了成功。美国斯坦福大学的研究人员在百万分之一的头发丝上描绘出了“葛底斯堡”的地址字样,又在 100纳米的尺度上,绘制了一幅斯坦福大学的校徽,真是惟妙惟肖。

  科学家们预言,正如 70年代微电子技术产生了信息革命一样,纳米技术将成为下一个信息时代的核心。

没有评论:

发表评论