一根细线、一根铁丝或是一根蛛丝,不管它的横截面多小,它都有一个几何形状,大部分都是圆形。蛛丝的横截面直径为5微米(0.005毫米)。还有比它再细的东西吗?蜘蛛和蚕谁吐出来的丝线更细呢?答案是蜘蛛而不是蚕,因为蚕丝的直径是18微米,它是蛛丝粗的3.6倍。
人们多少年来都希望能超越蜘蛛和蚕的技艺,传说古希腊织女阿刺可涅织布的技艺非常精湛,她织出来的衣物像蛛丝一样薄,像玻璃一样透明,像空气一样轻,比智慧女神和手艺守护神雅典娜的技艺更胜一筹。
这个传说在现代都成为现实。化学工程师们成为织女阿刺可涅,他们用最普通的材料制成最细、最牢固的人造纤维。例如用铜氨方法制造的人造线只相当于蜘蛛丝的1/2.5,强度也可与蜘蛛丝媲美。一根横截面为1平方毫米的天然丝承重量为30千克,而铜氨人造丝的承重量为25千克。铜氨人造丝的抽取方法是这样的:先把木材加工成纤维素,再把纤维素溶解在氧化铜的氨溶液里。溶液从小孔里细细流入水中,水将溶液去除,织成的丝线缠绕在相应的装置上。铜氨人造丝横截面积只有2微米。醋酸纤维人造丝只比它粗1微米,还有几种醋酸纤维人造丝比钢丝的强度还要大,横截面为1平方毫米的钢丝可以承重110千克,而横截面积同为1平方毫米的醋酸人造丝的承重量为126千克。
众所周知,粘胶人造丝的截面积约为4微米,而它1平方毫米的横截面积承重强度在20~60千克之间。如图11-4所示,这是蜘蛛丝、人发、各种人造纤维和棉纤维、毛纤维的粗细对比,而图11-5展示的是截面积为1平方毫米的这些纤维的强度对比。人造纤维也称合成纤维,是现代最伟大的发明之一。棉花的生长周期较长,且要受天气和收成的影响。蚕制造了天然丝,可蚕的生产能力也是有限的,一只蚕一生只能结一个只有0.5克重的蚕丝茧。
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图11-4 图中为几种纤维的粗细对比。自左至右依次为:铜氨人造丝、蜘蛛丝和醋酸纤维人造丝、粘胶人造丝、耐纶、棉、天然丝、羊毛、人发
图11-5 纤维的强度极限(1平方毫米截面积承重的千克数)。1.羊毛;2.铜氨人造丝;3.天然丝;4.棉;5.人发;6.耐纶;7.粘胶人造丝;8.高强度粘胶人造丝;9.钢丝;10.醋酸纤维人造丝;11.高强度醋酸纤维人造丝
1立方米的木材经过加工可以得到相当于320 000个蚕茧制造出来的丝,相当于30只羊全年产出的羊毛,相当于7~8亩棉花的平均产量。这样的纤维数量可以生产出四千双女丝袜或1 500米的丝织物。
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