如果我们把一根细线、铁丝或者蜘蛛丝的截面切开,就会发现,不管它们多么细,这个截面总会呈现一定的形状,通常来说都是圆形的。一般来说,一根蜘蛛丝的截面直径大概是5微米,也就是0.005毫米。那么,有没有什么东西比它还细?蚕丝吗?其实不是,天然蚕丝的直径大概是18微米,是蜘蛛丝的3.6倍。
在很早的时候,人们就想拥有这样的本领,可以把线纺得跟蜘蛛丝或者蚕丝一样细。我们都知道,在希腊神话中,女织工阿拉克尼就拥有这样的本领,她所织出的织物薄得跟蜘蛛丝似的,透明得跟玻璃一样,轻得像空气一样没有质量。智慧女神和守护神雅典娜跟她比起来都逊色多了。
跟其他古老的传说一样,这只是一个传说。但是,我们现在确实已经拥有了这样的能力。跟阿拉克尼一样,我们可以从普通的木材中提取出非常细又非常坚韧的人造纤维。比如说,利用铜氨法,人们制成了一种人造丝,它的截面直径只有蜘蛛丝的
,而它的韧度跟天然的蜘蛛丝相比差不多。天然蜘蛛丝每平方毫米截面上承受的质量大概是30千克,而利用铜氨法制成的人造丝,在同样大小的截面上,可以承受的质量是25千克。
图 几种丝纤维的粗细对比
1.铜氨法人造丝;2.蛛丝和醋酸纤维素法人造丝;3.粘胶法人造丝;4.耐纶;5.棉;6.天然丝;7.羊毛;8.人的头发。
图 纤维的坚韧度(每平方毫米截面能承受的千克质量)。
说到利用铜氨法制造人造丝,这个方法非常有意思。首先,我们需要把木材变成纤维素,然后放进氧化铜的氨溶液中进行溶解,形成的溶液透过小孔流到水里面,用水把里面的溶剂除去,然后,把这样得到的细丝缠绕到一种特制的装置上。利用这种方法制成的人造丝直径大概只有2微米。还有一种方法,叫醋酸纤维素法,也可以制成这种人造丝,只不过制成的人造丝比铜氨法要粗1微米。更令人惊奇的是,在利用醋酸纤维素法制成的几种人造丝中,有的竟然比钢丝还要坚韧!一般来说,钢丝每平方毫米截面上承受的质量是110千克,用醋酸纤维素法制成的人造丝,每平方毫米截面上承受的质量可以达到126千克。
而如果用粘胶法来制人造丝,它的粗细大概是4微米,它每平方毫米截面上可以承受20千克~62千克的质量。图中列出了天然蜘蛛丝、头发丝,以及一些人造纤维的粗细比较。在图中,列出了它们的韧度,也就是每平方毫米截面上所能承受的质量。
人造纤维我们又称为合成纤维,是现代的一项重要技术发明,在经济上具有重大的意义。我们知道,棉花生长得比较慢,并且产量也难以保证,还要看天气。而蚕丝的产量又太低,一只蚕一年只能产出大概0.5克的蚕丝。
而通过化学加工的方法,一立方米的木材制成的人造丝大概相当于320000个蚕茧;如果换算成羊毛,大概是30头羊一年的产毛量;如果换算成棉花,是7亩~8亩棉田的产量。利用这些纤维,可以制成4000双女袜或者1500米长的织物。