万书网 > 散文 > 迷人的液体 > 黏性升级的动物明胶

黏性升级的动物明胶




不过,一旦你在树上,就不需要去太远的地方寻找更结实的胶水。想一想鸟类,它们的翅膀不是拴在一起的,也不是拧在一起的。它们的肌肉、韧带和皮肤是通过蛋白质分子结合在一起的,我们的身体也是如此。其中最重要的一种蛋白质,叫作胶原蛋白。胶原蛋白在所有动物的体内都很常见,而且相对容易提取。早期人类会将鱼皮和兽皮除去脂肪后放入水中煮沸,通过这种方法从动物中提取胶原蛋白,并得到一种黏稠而透明的液体,当它冷却后便会变成一种坚硬的固体材料——明胶。

明胶中的胶原蛋白是以碳和氮为骨架的长链分子。在动物体内,胶原蛋白分子结合在一起,形成强有力的纤维,由此构建你的韧带、皮肤、肌肉和软骨。然而,胶原蛋白一旦在胶水制造过程中与热水发生反应,便会解离。现在,它们有了所需要的化学键。也就是说,它们想要黏结在其他物质上,于是变成了动物明胶。

胶原蛋白的纤维状结构变为动物明胶的过程

正是动物胶取代了木材树脂,成为早期人类技术的支柱。比如,埃及人用动物胶制作家具和装饰性镶嵌物。事实上,在木材的加工过程中,木头的纹理是一个主要的操作问题,而埃及人似乎是最早使用胶水来解决的。

木材中由纤维素构成的纤维,密度与排列方式形成了木材的纹理,这不仅取决于树木的生物学特征,也和它们的生长环境有关。因此,不同树种或是不同生长条件下的树,其纹理都是不同的。结果,木材在垂直于纹理的方向上强度很高,但在沿着纹理的方向上却有开裂的趋势。当你劈柴时,这一特点当然很有用,但是当你盖房子,制作椅子、小提琴、飞机,或是其他木制品的时候,就有可能在设计上遇到麻烦。木板越薄,开裂的情况越严重。解决这个问题,你可能会认为应该加厚木板,恰恰相反,正确的做法是将木头切成更薄的木片,也就是木皮。

最早是埃及人制作出了木片。他们将木片叠起来,每一层纹理都与相邻木片的纹理垂直,这样就构造出一块各个方向的强度都很高的人造木材,如今我们称之为复合板。他们用动物胶将复合板黏结在一起,使用效果非常好。但是如果你也曾在烹饪时用过明胶[13],就会知道动物胶能在热水中溶解。除非保持绝对干燥,否则由动物胶黏结而成的家具很容易散架。这似乎是一个很大的缺陷,但埃及是个非常干燥的地方,所以他们成功了。

正如前面所提到的,使用能够解离的胶水也会有明显的好处。安东尼奥·斯特拉迪瓦里(Antonio  Stradivari)是一位古典乐器设计者,被誉为史上最伟大的小提琴制作师,而他就是使用动物胶制作乐器的。这就使斯特拉迪瓦里可以拆开加工过程中任何出现故障的接头,从而制作出近乎完美的乐器。至今,为了修好木质的乐器,工匠们还是会用蒸汽将接头拆开。蒸汽会降低胶水与木头之间的黏合力,然后将其溶解。因此,木质零件可以被完好无损地运走,延长乐器的使用寿命,并增加其价值。事实上,大多数从事家具修复工作的人会细心地使用动物胶,正是因为加热便能很容易地将它溶解。

但是要说制作“翅膀”,加热就成了一个大问题,至少传说是这么告诉我们的。只要看看米诺斯国王的遭遇就知道了,他统治着地中海的克里特岛,海神波塞冬送给他一头非常漂亮的雪白色公牛,并要求他用这头公牛作为祭品纪念自己,他却用了另一头公牛献祭,只因他不想杀死原本那头更漂亮的。为了惩罚他,波塞冬让米诺斯国王的王后爱上了公牛,并生出一个半人半牛的生物——牛头怪米诺斯陶尔。米诺斯陶尔长大后,成了一头会吃人的恐怖野兽,米诺斯国王便让他的大师级工匠代达罗斯建造了一座复杂的迷宫,也就是举世闻名的克里特岛迷宫(Labyrinth)[14],以此作为困住米诺斯陶尔的监狱。为了防止代达罗斯泄露秘密,米诺斯国王把他和他的儿子伊卡诺斯一同关在了一座塔里。不过,代达罗斯可不是那么容易被控制的,他用蜡把羽毛粘在一起做成了翅膀,一对给自己,另一对给儿子伊卡诺斯。在他们逃跑的当天,代达罗斯警告儿子不要飞得离太阳太近。可在飞行时,伊卡诺斯太兴奋了,以至于越飞越高,于是蜡熔化了,羽毛也脱落了,伊卡诺斯摔死了。

因为粘住羽毛的蜡熔化了,伊卡诺斯便坠落了。这个神话流传于世

如果你想知道一架现代飞机是否会在飞得越来越高时发生脱胶的情况,那我必须指出,伊卡诺斯的神话不符合逻辑。如果飞得更高,伊卡诺斯应当遭遇更冷的空气,而不是高温。每爬升1000英尺的高度,气温便会下降1℃,因为热量都被辐射到太空中了,空气便冷却了。我乘坐的飞机飞行在4万英尺的高空,因此窗外的温度大约是-50℃,所有的蜡在这一温度下都会保持固态。



又弹又黏的橡胶


我还得说一点,现代飞机并不是用蜡粘在一起的,我们现在有了更好的胶水。发现它们的智慧之旅从橡胶开始,当然,橡胶是树木的另一种黏性产品,是通过削割橡胶树皮来提取的,而这种橡胶树原产于中南美洲。中美洲文化中有很多创造,包括他们在庆典中玩的一种弹球游戏。16世纪,当欧洲探险家登上美洲大陆时,他们对橡胶感到十分好奇,因为此前从没见过这样的东西。橡胶柔软似皮革,但是弹性要大得多,而且完全防水。不过,除了它显而易见的价值外,当时还没有欧洲人发现它的直接经济用途,直到英国科学家约瑟夫·普利斯特里(Joseph  Priestley)发现这种物质能很好地从纸上擦去铅笔的笔迹,于是用它制成了橡皮擦,这也是“橡胶”一词的由来[15]。

天然橡胶由数千个很小的异戊二烯分子组成,它们相互键合成一条长链。这是自然界常见的一种分子魔术,即将同一种物质单元连接起来,组成一条完全不同的大分子。这种类型的分子被称为聚合物,其中的“聚合”代表“多”的意思,而“物”指的就是物质单元。异戊二烯就是天然橡胶中的那个“物”。橡胶中的聚异戊二烯长链全都像意大利面那样杂乱无章,每条链之间的结合力都很弱,所以你在拉开橡胶的时候并没有太大阻力,毕竟只是分子链条被解开了。这也就是橡胶弹性如此强的原因。

天然橡胶的结构,由混乱的聚异戊二烯长链构成

正是橡胶的弹性造就了它的黏性。它可以很容易地自我塑造,从而楔入任何空间,包括你指尖的缝隙,所以它在人们手中的阻力会这么大。这种阻力使橡胶非常适合安装在自行车的车把上,或是作为汽车轮胎的材料。它将汽车牢牢地抓在地上,足以产生车轮向前滚动所需的摩擦力,却又不会粘在路面上。同样地,它让你的手紧紧握住车把,不会意外滑脱,但你也不必担心自己的手会被永远粘在自行车把上。

橡胶另一个不为人知却又十分巧妙的用途体现在便利贴上。便利贴有一层由橡胶制成的黏合剂,当你从便笺本上撕下便利贴时,它依然粘在上面,这样你就可以将便利贴贴到墙壁、桌子、计算机显示器、书籍等物品上,但又不会损坏它们或留下印记。橡胶中的微球构成了便利贴上的胶层,它们与便利贴强力地结合在一起,但是被按压到其他物品的表面时,只会产生一股很小的黏合力。所以不管它粘在什么地方,当你取下来的时候,橡胶都会留在纸上,所以便利贴可以被粘贴在不同的地方,多次利用。这种设计很巧妙吧?的确如此,只不过,这种不太黏的胶水其实源于一个偶然的发明。1968年,3M公司的化学家斯宾塞·席佛(Spencer  Silver)博士在尝试制作出一种强力黏合剂时,阴错阳差地发明了便利贴。