從古人類學會使用火,保存火種起,火一直與我們生活的息息相關,一方面我們需要火為人類的生活提供能量,另一方面我們又必須防火,遏制其引發火災,不能讓火災損害我們的生命安全。在一百多年前,科學家發現了一種神奇的合金,可以用來製作自動滅火設備,這究竟是怎麼回事呢?接下來讓我為您揭秘:
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1874年,美國科學家帕梅爾利接到了的一項特殊任務——研製自動消防噴淋裝置,因為在十九世紀上半葉,由於公民消防意識不高,美國經常發生火災,使得許多無辜的人丟失了性命,所以有關部門決定無論有多大的困難,都必須將這個裝置研發出來,因為帕梅爾利精通自動裝置設計,所以這個任務落到了他的肩上。
帕梅爾利開始進行研究後,他發現這個裝置比他想像的難度要大,因為自動消防裝置,要求當達到溫度升高到一定限度,自動消防就開始噴淋水霧,可是這個難點很難解決,簡單來說,這是要將溫度變化這一信號,轉化為可以控制設備的實際信號,在當時,自動裝置的慣用方式是將其轉為電信號,可是帕梅爾利很快否定了這個想法,因為在火災發生時,電路很有可能引發二次危險,造成觸電事故。更現實的原因是,火災一旦發生,有可能先停電,那麼火災報警器就發不出電信號,也就達不到救災的效果。
轉換信號的方式行不通,帕梅爾利開始換一種角度考慮問題,他仔細研究後發現,只要使噴淋裝置的前端,在溫度升高時開啟水流,允許水流噴出,就可以達到自動消防噴淋效果,可是要用一種什麼材料起到這種功效呢?經過片刻的思考,他忽然想到了金屬材料本身,因為金屬常溫下為固態(除汞外),在達到熔點後,就可以化為液態,顯然,金屬材質符合做封堵材料的基本要求,可是金屬的熔點都很高,即使是當時熔點最低的鉛,也要在溫度達到327攝氏度時才能化為液態,這就導致在火災發生時,裝置無法及時的解除封斷,另外,鉛本身有毒,很容易對人群,對環境造成危害,因此鉛並不是理想的封堵材料。那要用什麼材料才能製成這個裝置呢?帕梅爾利的研究一時間進入了瓶頸期。
第二年,法國化學界傳來消息,法國化學家布瓦博德朗發現了一種叫做鎵的金屬元素,這種金屬呈灰藍色或是銀白色,它的熔點很低,甚至放在手心都會融化,一開始,被認為是無用的金屬,帕梅爾利聽說這件事之後,立刻就覺得他的實驗項目有了轉機,可是當他實地操作起來時,才發現遠沒有他想的那麼簡單。
首先,由於鎵是一種新發現的物質,他的產量還很低,根本無法滿足批量生產的要求,其次,他了解到鎵在空氣中很活潑,和鋁一樣,易於氧化,這就使得鎵做封堵材料也不太現實,最重要的是,即使阻止鎵氧化,它也不是理想的材料,因為帕梅爾利經過詢問後得知,鎵的熔點只有29.3攝氏度,可以說就算在不是很熱的夏季,鎵暴露在室外時,也必然會熔化,然後水就會自動噴出來,這種狀態根本就達不到滅火的要求。
到底怎麼辦才能解決這個封堵材料的問題呢?他考慮再三也想不到更好的辦法,只得去請教專業的金屬材料專家,在聽完帕梅爾利的講述後,專家馬上給出了答案——「合金」,所謂的合金,顧名思義就是:一種金屬與另一種或者幾種金屬或非金屬經過混合熔化,冷卻凝固後得到的產物,它一般可以同時擁有多種元素的特點,「集眾所長為一體」,這就是合金。
帕梅爾利馬上同意了這位專家的想法,並說服了這位金屬專家和他一起研發符合要求的合金,本著熔點在50到80攝氏度的基本原則,同時儘量保證對人體對環境無害,在許多次的失敗實驗之後,他們終於合成了「伍德合金」,這是一種使用50%的鉍、25%的鉛、12.5%的錫和12.5%的鎘組成。熔點為70攝氏度,剛好符合使用要求。
沒多久,利用伍德合金製成的自動消防噴淋裝置,正式投入使用,反響特別好,這種合金可以保證,在出現火災危險時,設備前端阻隔材料,也就是「伍德合金」熔化,水就可以噴灑出來滅火。由此可見,無論金屬是硬,是軟,是熔點高,是熔點低,都是我們需要的,都有潛在的價值,因此,我們應該以科學家為學習的榜樣,正是他們的不懈努力,我們才有了今天安全舒適的現代生活。
文瀾海潤工作室主編文秀才,本文撰寫:特約歷史撰稿人:晉小舟