纤维是指那些由连续或不连续的细丝组成的物质,它们在大自然里广泛存在着,天然纤维主要来源于植物纤维和动物纤维,比如植物的茎叶、动物毛等。从远古时代开始,逐渐进化的、褪去了体毛的原始人类开始用野兽皮毛、树皮草叶等天然纤维遮体保暖。后来,人类掌握了收集天然纤维并将它们分离精制的技术,史料表明,棉、麻、丝、毛等天然纤维在公元前就已经在世界范围内广泛普及了。
然而,随着时代的发展,有限的天然纤维已经不能满足人们的需要。亚麻一年一熟,每十棵亚麻只能剥出五千克的亚麻皮;经过晒干去皮,就只剩一千克了。羊毛一年一剪,每年每只羊只能收获十千克的羊毛。在生产力还没增长的那些时代里,任何物质都是匮乏的。人们迫切地需要更加高产、更加廉价、更加耐用的新材料。
最早在17世纪就已经有人提出了人造纤维的构思:1664年,英国皇家学会的科学家、显微镜的发明者罗伯特·虎克(Robert Hooke)在自己的《显微绘图》一书中谈起发明创造的灵感时,曾经想过“也许能够找出某种方法,来制造一种粘性的物质,然后把它通过网筛拉伸成很长的丝,这种丝的性能或许会比蚕丝还好。”虎克的天才设想引起了科学界的讨论,可惜的是,由于当时的技术水平太落后,科学家们甚至不能了解纤维的构成,这一美好的设想被耽搁了两百年。
虎克(维基百科)
人造纤维的准确定义是,利用天然的纤维作为原料,在进行化学处理后调配成恰当的纺织溶液,之后再重新塑形为纤维。
1855年,一位名叫安德曼斯(Georges Audemars)的瑞士化学家在英格兰做了个实验。他利用硝酸处理了桑叶纤维,使它们生成硝化纤维素,然后将它们溶解入酒精等有机溶剂中,配成粘液。之后,他将针头浸入粘液里,挑出了细长的丝线。不过,安德曼斯的方法并不实用,这样获得的纤维也不能应用于纺织。1884年,法国人夏尔多内(Hilaire de Chardonnet)正在辅助他的老师、著名的细菌学家巴斯德研究在法国肆虐的某种蚕病,这种蚕病会令蚕丝的产量锐减。就在研究过程中,夏尔多内思考着,为什么我们必须要依赖这些渺小的蚕呢?难道智慧的人类还不能满足自己的织物需求吗?
夏尔多内的半身像(网络图)
夏尔多内首先将硝化纤维素投入酒精和乙醚中溶解,得到一种叫做火棉胶的粘液,在直径1毫米的小孔中加压挤压,并使之在热空气中凝固。酒精和乙醚最终会挥发掉,小孔中挤压出了一种连绵不断的细丝,这就是有史以来第一根真正意义上的人造纤维。
“蚕能够做到的,人也能做到!”夏尔多内非常高兴。他一直认为必须要模仿蚕的生产过程,所以他坚持使用桑叶作为人造纤维的原料。实际上,其他木纤维也是可以的。夏尔多内极其敏锐地认识到人造纤维的商业价值,于是他辞掉了巴斯德那里的研究工作,专心致志地开发起这种新型材料来。
很快,在1889年,夏尔多内实现了人造纤维(他命名为“夏尔多内纤维”)的商业化生产,并于同年在巴黎博览会上展示。这种不凡的、柔软而鲜亮的面料获得了追求时尚的法国贵族们的一片赞叹。
但危机就潜伏在夏尔多内纤维光鲜亮丽的外表下。被喜悦冲昏头脑的人们忘记了硝化纤维素原本是一种火药,它们极其易燃;赶时髦的女士们很快穿上了这种划时代的新衣裳,在一次宴会上,悲剧出其不意地发生了——正当人们围着一位穿着人造丝裙子、洋洋得意的女士赞扬时,观众抽的烟草的火星落到了裙子上,衣服立即熊熊燃烧了起来,将那位尊贵的女士无情地吞噬了。当营救人员赶到时,那位女士已经不幸身亡。
如果换了别人,或许会从此一蹶不振,但夏尔多内没有放弃。在努力试验过后,他成功地去除了硝化纤维素中的易燃物质,制造出了安全的人造丝。1891年,他在法国创立了夏尔多内丝织品公司,从此被誉为“人造纤维工业之父”。不过这个时候的人造丝并没有满足最初设想者“人人都用得起”的愿望,它们太贵了,比天然的、最高级的蚕丝都要贵。在夏尔多内之后,涌现了许多的后来者,大家纷纷各显神通,不断用新的创造发明来降低制造成本,不断的市场竞争令人造纤维迅速地朝价廉物美的方向飞驰。
除了硝化纤维素之外,人造纤维还有许多不同的品种,制备工艺也大有不同。1899年,德国人奥北布奇(Oberbruch)首先用铜氨法生产铜氨纤维,并设立了公司实现了工业化,铜氨法主要采用价格较高的铜氨作为溶剂,在成本上无法与传统的硝酸纤维竞争,因此只用于少数高级纺织品和医学人工肾。
1901年的一台人造丝收集器(网络图)
20世纪初期开始,还出现了各种人工蛋白质纤维。1904年,药剂师托登汉(F. Todtenhaupt)发明了一种从牛奶中提炼酪素蛋白质以制备酪素蛋白质纤维的方法。不过这个技术直到30年代才在意大利发展成熟。1938年至1948年,英国、美国、日本相继利用牛奶、花生、大豆、玉米等常见农作物合成了蛋白质纤维。这些蛋白质纤维又被称为人造毛,它们和羊毛特别像,而且拥有比天然羊毛更加优越的性能:它们不易皱缩、不易虫蛀,便于保存,唯独保暖性较之欠缺一些。不过,它们最终没有被推广成功——成本还是太高了。如果大家好好研究一下现代的发明史,就会发现,经济效益是最灵验的试金石,它大刀阔斧地浪里淘沙,虽然有些残酷,但也彰显着人类科技的飞速进步。
上世纪穿着人造纤维服饰的女性(网络图)
现在,人造纤维已经能够完美模拟棉、麻、丝、毛的手感,它们更容易上色,而且效果更加鲜艳;它们不仅柔软、顺滑、凉爽,还能隔热,所以在酷热且湿润的环境里,它们通常是制衣首选的面料。以后人类会不会创造出更加优良的材料呢?让我们拭目以待。