⼈⼯海绵的发明源⾃⼀次失败的实验?

作者: 雷克萨

来源: 博物

发布日期: 2023-10-24 13:08:29

本文介绍了天然海绵和⼈造海绵的发明及应用。天然海绵源自海洋动物,因其独特的结构被用于清洁工具。⼈造海绵,特别是聚氨酯海绵,因其耐久性和吸水性被广泛应用于厨房和浴室。记忆海绵作为⼈造海绵的升级版,因其独特的慢回弹特性,被广泛应用于医疗和家居领域。

天然海绵来⾃海洋的遗骸。⽣活中,清洁锅碗瓢盆是件恼⼈的事,⽽有⼀⼩块海绵帮助便会轻松不少。但⼈们也常有这样的疑问,这种⻓满窟窿的东⻄为啥叫“海绵”,莫⾮是海⽔⾥⻓的棉花?其实,传统海绵的确出⾃⼤海,但它们并⾮来⾃海⽣植物或藻类,⽽是属于动物。对,这种动物就叫海绵!海绵是⼀类古⽼的动物,⽣物学上属于多孔动物⻔。顾名思义,它们身上有⽆数⼩孔,组成复杂的沟道系统,除此之外并⽆真正的组织和器官。

海绵有球状、扇状、树枝状等形态,⼀般附着于海底岩⽯上,海⽔流经这些⼩孔,海绵就靠滤取其中的浮游⽣物和氧⽓为⽣。⽇常使⽤的天然海绵实际上是海绵的⻣架部分。海绵种类繁多,⼤部分死后留下的是硬邦邦的碳酸钙⻣架和⼆氧化硅⻣刺,但是有两种海绵——普通⻢海绵和沐浴⻆⻣海绵则不同,它们的⻣架由蛋⽩纤维组成。这些纤维在海绵死后依旧保留⽣前的孔状结构,不仅不会扎⼈,吸饱⽔后还特别柔软。

⼈们正是利⽤了这⼀特性,把这两种海绵制成了清洁⼯具。据记载,地中海沿岸的居⺠最早使⽤海绵,在荷⻢史诗《伊利亚特》中就有记录:“他(⽕神赫菲斯托斯)⽤吸⽔的海绵擦净额头、双⼿。”古希腊的公共浴室中,也都备有海绵以供擦拭身体。爱⼲净的罗⻢⼈还建起了世界上最早的的公共厕所,⽽便后的清洁⼯具,⽤的也是绑在⽊棍上的海绵。

⼈造海绵浑身是洞的塑料。天然海绵虽柔软亲和,但耐久度⽋佳,只局限于清洁⽪肤。

另外它的产量也是⼀个问题,没法⼤范围使⽤。如今占领厨房的基本都是⼈造海绵,其中⼜数聚氨酯海绵最为常⻅。聚氨酯海绵的发明其实源⾃⼀次失败的实验。上个世纪30年代,德国的拜⽿博⼠从⽯油中提炼并合成了⼀种新塑料——聚氨酯。为了开发聚氨酯的潜⼒⼜进⾏了⼤量实验,在1941年的⼀次实验中,原本期望能产出类似尼⻰的⾼强度材料,不料⽣成的聚氨酯却充满⽓泡,属于失败的“瑕疵”品。

不过⼈们发现,这些⽓泡的多孔结构和天然海绵⼗分相似,同样赋予了新材料柔软⼜能吸⽔的特性,⽽聚氨酯本身耐油⼜耐摩擦,于是⼈造海绵的时代开始了。⼀般⽽⾔,形状怪异,孔隙⼤⼩不⼀的多为天然海绵,⽽裁切⽅正,孔隙均匀的则多为⼈⼯海绵。现代聚氨酯海绵的制作⼯艺类似“发馒头”——加⼊⼆氧化碳等⽓体使原材料膨胀,并产⽣⼀个个微⼩的⽓泡。

作为⼯业化的产物,聚氨酯海绵产量⼤,价格低,⽐天然海绵更为耐⽤,⼀上市便⼴受欢迎,从此⼴⼤内陆地区的⼈们也⽤上了海绵。裁切好的海绵再覆上⼀层百洁布,就成为厨房中的刷锅“神器”。除了⽤作清洁,聚氨酯海绵还是⼗分理想的垫材,能加⼯成各种不同的形状。它们曾在早期的航空座椅和头盔中,⽤于防震缓冲,沙发和枕头⾥也都能⻅到它们的身影。久⽽久之,⼈造海绵逐渐替代了天然海绵。

记忆海绵上过太空的新材料。

到了20世纪70年代,⼈造海绵已被⼴泛应⽤于各个领域,但科学家发现聚氨酯材料还有巨⼤的潜⼒。1966年,为缓解宇航员在⻜船升空时承受的巨⼤压⼒,美国航空航天局在原有聚氨酯海绵的基础上,开发出了聚醚型聚氨酯海绵——“记忆海绵”,也叫做“慢回弹海绵”,这算得上⼈⼯海绵的2.0版本。与传统的⼈造海绵不同,记忆海绵受到按压并不会⻢上回弹,产⽣的形变会持续⼀段时间。

因此它可以随时与⼈体保持更为紧密、均匀的贴合,将压迫感减⾄最轻,躺在上⾯有⼀种被包裹的感觉。记忆海绵⽤⼒⼀按,就会在上⾯留下⼀个⼿印,⼀段时间后才恢复原状。1980年,从⻜船上下来的记忆海绵最先进⼊医疗领域,⽤来制作枕头和床垫,能使压⼒均匀分布,减轻病⼈的疼痛,提⾼睡眠质量。如今,随着产量和技术的提升,起初身价不菲的记忆海绵制品,已经成为商场⾥常⻅的⼤众消费品。

当然,它们总被冠上“航天材料”的名头。

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