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04 黏结万物的树胶、动物明胶、橡胶、强力胶





不管我在飞机上经历了多少次颠簸,我似乎永远无法阻止在脑海中埋下恐慌的种子。理性地想,我知道机翼并不会因此而折断,我们乘坐的是有史以来技术最先进的客机之一,我甚至参观过机翼的黏合组装工厂,看到它们正在接受机械测试。尽管如此,我大脑中的理性思维还是被惊慌失措的神经元忽视了。我知道,出现这种情况的不止我一个人。这些年来,我已经不会告诉其他乘客,飞机是黏合在一起的事实,他们一般不会因此获得安全感。

很多液体都具有黏性,也就是说,当你把手指放进去的时候,它们便会粘到你的指头上。油会粘上我们,水会粘上我们,汤会粘上我们,蜂蜜也会粘上我们。幸亏它们更容易粘上别的东西,所以毛巾才能发挥作用。当你冲澡的时候,水会顺着你的身体流下来,它没有弹开,而是粘在你的皮肤上,不顾重力的作用,迎合着你的胸部、腹部和臀部的曲线。这种黏性是由水与皮肤之间的低表面张力造成的。当水与毛巾的纤维接触时,就像碰到了细小的灯芯,正如烛芯会吸走液态的蜡,毛巾上微小的“灯芯”也吸走了你皮肤上的水,然后你的皮肤变干了,毛巾却湿了。所以,液体的黏性并不是某种液体固有的属性,而是取决于它们与不同材料之间产生的相互作用。

不过,液体具有黏性,并不意味着我们就可以用胶水将飞机粘在一起。当你浸湿手指,沾一沾灰尘,灰尘就会粘在你的手上,直到水分蒸发完。水蒸发后便失去了黏性,这也就是为什么它虽然也有黏性,却不是一种胶水。胶水一开始是液态的,但它一般会慢慢转化为固体,从而将两个物体长久地黏合在一起。



彩色的胶水


这是一种人类已经玩了很久的材料加工过程。我们的史前祖先制作出了色素,比如,碾成粉末的木炭或是像红色赭石这样的天然彩色岩石,并用它们在洞穴的墙壁上作画。为了让它们粘在墙上,人们把色素与脂肪、蜡、鸡蛋之类的黏性物质混合在一起,于是颜料诞生了。颜料本质上就是彩色的胶水,人类最早发明出的这些胶水具有很强的持久力,足以维持数千年而不脱落。在法国的拉斯科洞穴中,依然还有早期洞窟壁画的痕迹,据估计,它们已有大约2万年的历史。

法国拉斯科洞穴中,一幅由木炭与赭石绘制而成的大角鹿古代壁画

在很长一段时间里,部落文化曾将这些有色的黏性物质作为面部彩绘的涂料,这是神圣仪式与战争的核心部分。这一传统延续至今,成为现代的化妆品产业。比如,口红就是由色素与油脂混合而成的,为你的嘴唇涂上色彩,口红也由此得名。让胶水能够粘在嘴唇上几个小时,还要在晚上回家后很容易被擦去,这一直是个难题。同样的问题还出现在眼线以及其他各类化妆品中。这体现出胶水产品设计中的一个主题,即解除黏性通常和黏结一样重要。不过,这还是后话,眼下,如何有效黏结就已经够难了。如果你想黏结那些需要机械强度的物品,比如,斧头、船舶以及飞机的零件,那么你就需要比颜料或口红更强力的胶水了。



黏糊糊的树脂


1991年夏天,两名德国游客在意大利阿尔卑斯山徒步时发现了一具尸体骨架。这个已经变成木乃伊的男性大约已有5000年历史,后来被称为“冰人奥茨”。他的遗体被保存得十分完好,因为死后他就被冰包裹着,衣物和工具也是如此。他身着一件用草编成的斗篷,以及皮质的外套、腰带、绑腿、缠腰布和鞋。他所有的工具都是精心设计出来的,但是就黏结而言,奥茨的斧子最引人注意。这把斧子由紫衫木制成,一片铜刃被涂有桦木树脂的皮带绑在手把上。桦木树脂这种如口香糖一般的物质,是将桦木树皮放在罐子中加热而得到的棕黑色黏性物质,在旧石器时代晚期及中石器时代被广泛用作黏合剂。它适用于像斧头这样的重型工具,因为当它固化时,可以形成坚硬的固体。我们的祖先用它黏结箭镞和标枪、制作火镰、修理他们的陶器,甚至造船。这种液体主要是由酚类分子构成的。

你对它的化学名称或许并不熟悉,但我敢肯定,你能辨别出它的味道。桦木树皮中主要的酚类胶水是2-甲氧基-4-甲基苯酚,它有点像烟熏木馏油的味道。羟基苯甲醛闻起来像香草,乙基苯酚闻起来则像烟熏培根。事实上,当你熏肉或者熏鱼的时候,正是酚类赋予了肉类独特的风味。

2-甲氧基-4-甲基苯酚的结构式,它是桦木树皮胶水中的成分之一。由碳原子和氢原子共同构成的六边形,再加上一个羟基,便是酚类物质的标志

当你加热桦木树皮时,便会萃取出酚类物质,这时产生的浓厚树脂,基本上就是松节油溶剂与酚类物质的混合物,松节油是其保持液态的基础,但是几个星期过后,松节油就会挥发。这时剩下的就是酚类混合物,它会从液体变成一种硬质焦油,其黏性足以将木头与皮革或其他材料黏结在一起。

事实证明,树木是黏性物质的优质“供应商”。松树渗出的瘤状树脂也可以做成高品质的胶水,作为黏合剂流行了一千多年的阿拉伯树胶则是来自相思树。乳香树的树脂是一种气味沁人心脾的胶水,因此得名“乳香”。没药则是另一种芳香树脂,来自多刺的没药树。树脂常用于药物和香水中,这也许是因为其中含有像酚类这样的活性化学物质,具有很强的抗菌性。乳香和没药在古代十分珍贵,因此常常被当作贡品进献给女王、国王或是皇帝,所以它们在耶稣诞生的故事中如此重要。

蚂蚁被困在了琥珀中,树脂成了化石

树脂有黏性并不令人意外。它们进化出黏性,以便诱捕昆虫,从而为树木提供一种很有用的防御形式。琥珀实际上就是树脂的化石,里面通常会有被困住的昆虫,并且保存完好。

如果没有树脂,对我们早期的祖先而言,制造工具和设备就会变得异常艰难,也很难让我们的文明发展摆脱陆地的束缚。不过,你大概不会想用它把飞机黏结起来,因为飞机肯定会在飞行中裂开。酚类分子与其他物质之间的结合力不是很强,这些分子过于“独立”,更乐于自我黏结。