假如全世界的玻璃都消失,你的生活会直接报废你信不信
他犯了很多错,但他犯错的方向是好的,因此最终得到了正确答案。我试着模仿他,却发现犯“好”错很难。
——志村五郎
文 / 巴九灵
试想一下,假如全世界的玻璃都消失了,会是怎样一副情景?
首先,玻璃杯没了,可以用瓷杯、金属杯,问题不大。
然后,玻璃窗(包括车窗)、玻璃墙没了,小块的还能用有机玻璃替代,大面积的就不行了。防风与透光难以兼得,事情开始变得糟糕。
接着,玻璃镜子没了,只好改用亚克力镜子(不耐磨),或者硬核一点,改用镜面抛光钢板吧。
你想用手机的前置**头当镜子?不好意思,光学透镜没了,这意味着**头、眼镜、望远镜、显微镜、投影仪都没了。其中一小部分可以用CR-39树脂替代,但是它的应用场景有限。
最后,玻璃屏幕也没了,百亿块手机屏、电视屏、电脑屏随之消失……我们可以改用塑料薄膜,例如老式手机、Kindle,乃至近年的柔性屏的屏幕基板就是塑料的,但是光学性能、硬度都不及玻璃,体验大幅下滑。
其实玻璃家族还有玻璃纤维,没了它,很多制造业都会有点麻烦。
这样看来,玻璃简直是文明之光,人类不能没有玻璃。
有一件文物佐证了这一点。它是杭州博物馆镇馆之宝,我国195件禁止出境的文物之一,名为战国水晶杯。看起来像一个平平无奇的玻璃杯,其实是由整块天然水晶雕刻、打磨而成。
两千年前的我国,这样的酒杯只此一个。
但是抛开文物价值,这样一件耗费大量人力物力,只能供极少数人使用的透明酒杯,现在可以用玻璃做数亿个,更透亮、更多样式,摔碎了不心疼。如果说有普惠金融、普惠教育,那这就叫“普惠杯子”。
今天我们不是要赞美玻璃,而是要赞美各行各业背后的基础支撑——材料科学。
材料科学的第一大贡献就是普惠,让许多平平无奇的原材料(比如砂子),变成了高精尖的玩意儿(比如液晶屏),走进寻常百姓家。
材料科学的第二大贡献,就是它的创立初衷——提升性能。一个最直观的案例是撑杆跳,世界纪录的刷新一直与撑杆材质的变化息息相关。
20世纪初,撑杆跳仍在使用硬木杆,男子世界纪录是3米多;之后改用竹竿,世界纪录突破4米——这是使用天然材质的阶段。
能不能更给力一点?
竹竿易断,有人改用钢杆;钢杆太沉,1950年代出现了铝合金杆,世界纪录随后达到4.8米——这是使用金属材质的阶段。
能不能再给力一点?
1960年代,玻璃纤维杆问世,更轻、更韧、更有弹性,世界纪录开始疯狂攀升。***、乌克兰选手谢尔盖·布勃卡,35次刷新室内、室外撑杆跳纪录,创下6.15米的奇迹——要是玻璃消失了,连撑杆跳都要打回原形。
能不能……再给力一点?
2014年,保持了21年的男子室内撑杆跳世界纪录再次被刷新,因为选手们有了更给力的工具——碳纤维杆,在玻璃纤维外面再加一层碳纤维。
女子撑杆跳这边,伊辛巴耶娃28次刷新世界纪录,也是因为有一件“趁手的兵刃”。
当然,不同于撑杆跳,大部分行业的材料创新是悄无声息地迭代。我们乘坐的飞机,虽然型号始终是波音7X7,空客A3X0,但在同一机型之下,飞机一直在进化。
早年,飞机机身大量使用铝材,结实、柔韧、轻盈。可是金属有一大缺点——会疲劳,多次受力后可能突然断裂,极端温度下问题更严重,这就给飞行带来了巨大隐患。
于是两大飞机公司开始使用新材料,例如波音的碳纤维增强钛合金TiGr、空客的玻璃纤维增强铝合金GLARE等等,更轻(更省油)、更高强度、更耐疲劳。
初代空客A380只有不到5%的复合材料,如今是25%。空客A350 XWB更是由超过50%的复合材料制成,比同等大小的铝制飞机省油四分之一。
我国的C919作为后来者,复合材料占比11.5%。副总设计师章骏说,民机技术发展分为三方面:一是航空发动机,二是飞机主要**,三是材料技术。不难想见,等复合材料技术上去了,整机应用比例会更高。
但普通消费者,只会注意到坐飞机从上海去深圳是不是更快了,至于飞机是不是更结实、更省油,乃至机身用了多少复合材料,他们不会知道。
他们只会注意到手机速度是不是更快了,至于手机芯片是14nm还是7nm工艺制程,乃至制造芯片的关键材料光刻胶有什么提升,他们不会知道。
材料科学就这么默默攀过一个个新高峰,创造一个个新纪录,为实际应用打好基础。
破纪录的研究成果却经常用不上。
材料科学领域,实验室创新与商业应用交替推进。有时候研究成果找不到应用场景,或是生产成本降不下来,就只能躺在实验室里等。
这就不得不提到康宁,一家美国玻璃和陶瓷材料公司,还曾为**生的灯泡提供玻璃罩。
1962年,康宁开发出一种名为Chemcor的钢化玻璃(含钾铝硅酸盐玻璃),比普通玻璃更薄、更轻,强度却极高,不过**也高。
Chemcor是作为汽车挡风玻璃研发的,但当时没有强制性的挡风玻璃安全标准,汽车厂商不愿选用这种昂贵的产品。
营销部门另寻其他用途也没能实现,几年之后项目不得已搁置了,前后投入4200万美元,成为康宁公司史上“最大的、最昂贵的一次失败”。
直到2005年,乔布斯找到康宁,要为新手机寻找一块高硬度、防刮花的玻璃屏。风云际会,如鱼得水,康宁把早已停产的Chemcor翻了出来,重启实验,推出了大猩猩玻璃屏。
如今,康宁大猩猩玻璃屏已经出了6代,覆盖全球50亿台电子设备。液晶屏幕玻璃也成了康宁最赚钱的业务。
材料的发明与应用,就是这样充满跨界与意外,一次皆大欢喜的成功背后,可能有上千次令人沮丧的失败,而失败又有可能蕴藏着成功。
1969年,一家名为戈尔的电线电缆公司,创始人父子着手研究聚四氟乙烯(PTFE)的绝缘工艺,一个失误*作,把加热后的PTFE拉伸过度了。
父子俩发现,过度拉伸的PTFE,排斥液态水,却允许水蒸气通过,换句话说:防水又透气。他们将这种材料取名为Gore-Tex。
户外爱好者们,看到这个名字多半会心一笑。这是目前最出名的一种防水面料,不仅用于衣物,也用于医疗、电子等领域。
半个世纪过去了,戈尔公司年营收30亿美元,在职员工近万人,至今受益于那一次经典的失误。
全人类也受益于那一次次的成功和失误。
距离吴老师写下《去日本买只马桶盖》,已经过去近五年了。五年里,我国制造和我国消费者都发生了巨大变化:我们进行了供给侧**,越来越重视高新科技和环境保护;同时新中产强势崛起,定义了新的审美与消费偏好。
几天前的年终秀上,吴老师回顾马桶行业时说:曾经,一个行业的年复合增长高达44%,会发生什么?无数企业会涌进来,打成本战、规模战,打成**红海;而现在,这个行业四年新增了106项我国式创新,硬科技催生慢哲学。
材料创新和跨界也在继续,同样的东西,用户体验却在升级。过去100多年我们用的马桶都是陶瓷的,如今松下卫浴竟然用有机玻璃制造智能马桶,并在刚过去的12月底推出了爱乐诺L150系列。
从供给侧来看,有机玻璃的生产效率更高,陶瓷的成品率是60%-80%,而有机玻璃的成品率是99%;有机玻璃更环保,生产过程中的污染相对于陶瓷较小;报废后可以热降解,而陶瓷报废后只能掩埋。
从消费端来看,有机玻璃材料上不易附着水垢,因此更防污;同时,有机玻璃相比陶瓷有更强的可塑性,能够让便器一体成型、减少缝隙,清洁起来更加方便,也有更多色彩可供选择。
材料进步就是这样,小步迭代,而非**式的,在你我不经意间改进。当时习以为常,十年之后回望,发现我们的生活焕然一新。同样的产品,我们对它的要求已从“能用就行,要啥自行车”变成了“能不能再给力一点”。
能不能再给力一点?
无数美好的产品,包括这款不一样的松下卫浴爱乐诺L150全自动清洗便器,就是回答。
本篇作者 | 猫有药师 | 当值编辑 | 麻酱
责任编辑 | 何梦飞 | 主编 | 郑媛眉 | 插图 | 南柯一客
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