戰(zhàn)爭中催生的自然替代材料

在鐵器時(shí)代和工業(yè)革命之間的不過一兩千年里，人類開伐森林、掘出煤鐵油金、乃至于從生物上獲得皮革、油脂、毛發(fā)、一時(shí)間到了“萬物皆可為我所用”的地步。

但寶庫的大門，并非任何時(shí)候都無私地向所有人敞開?；蛞驊?zhàn)爭，或因國家之間的分歧隔閡，某一國家總有得不到完整自然材料供應(yīng)的時(shí)候。

那，怎么辦？從無到有，把工具概念帶到人世間的智者后裔們肯定不會(huì)輕言放棄，因?yàn)檫@不僅是展現(xiàn)科研實(shí)力的舞臺(tái)，更直接關(guān)乎到戰(zhàn)爭的成敗。

圖為一臺(tái)克虜伯KD1卡車改裝的“卡車炮”，該車已經(jīng)開始應(yīng)用橡膠輪胎。（圖源：FutureWGworker）

鐵馬須有蹄：第一次世界大戰(zhàn)催生的甲基橡膠

繼十九世紀(jì)下半葉人類發(fā)明內(nèi)燃機(jī)之后，于20世紀(jì)第二個(gè)十年開幕的“歐陸大戰(zhàn)”不僅是后世俗稱的第一次世界大戰(zhàn)，更是第一場大規(guī)模應(yīng)用內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力的戰(zhàn)爭。

但內(nèi)燃機(jī)在機(jī)械，尤其是地面裝備之間帶來了澎湃動(dòng)力的同時(shí)，卻也產(chǎn)生了相應(yīng)的難題：在此之前，蒸汽車輛要么只需要在平整軌道上行進(jìn)，要么就速度緩慢，沒有緩沖需求。

于是，橡膠車胎應(yīng)運(yùn)而生，并逐漸在第一次世界大戰(zhàn)的十年前成為汽車、摩托車、乃至于高級(jí)自行車的“標(biāo)配”。

不過，第一次世界大戰(zhàn)開幕后，以德國為首的同盟國集團(tuán)很快發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題：生產(chǎn)輪胎需要橡膠樹里流出來的“天然橡膠”，但天然橡膠的主要產(chǎn)地（東南亞）都在英國、法國等協(xié)約國集團(tuán)的控制下，自協(xié)約國集團(tuán)祭出“貿(mào)易封鎖”這一招之后，德國得到天然橡膠的渠道也就被瞬間切斷。

好在德國人早有點(diǎn)準(zhǔn)備，至少他們已經(jīng)知道天然橡膠的主要組成成分，以及二甲基丁二烯這種丙酮的加熱產(chǎn)物，經(jīng)加熱后能產(chǎn)生一定數(shù)量的橡膠近似產(chǎn)物。反復(fù)實(shí)驗(yàn)之下，被細(xì)分為W/H兩個(gè)組分的“甲基橡膠”被制取出來，分別取代硬軟兩種天然橡膠。

當(dāng)然，早期合成橡膠的性能并不靠譜，制取也異常麻煩，只能說算是解決了有無問題：比方說，人工合成軟橡膠需要在70度恒溫狀況下聚合數(shù)個(gè)月之久才能得到，且在低溫環(huán)境下會(huì)迅速劣化，變得如同石頭那般堅(jiān)硬……

和掏茅廁說再見：合成氨戰(zhàn)火中現(xiàn)身

圖為現(xiàn)于博物館展出的高壓反應(yīng)塔組件，用于哈伯法合成氨生產(chǎn)。（圖源：BASF）

橡膠的禁運(yùn)，其實(shí)也只是德國在第一次世界大戰(zhàn)里貿(mào)易渠道“被包圍”的一個(gè)縮影。從銅礦石、皮革到羊毛，幾乎所有德國非原產(chǎn)，需要海外殖民地和客戶運(yùn)進(jìn)的物資都被禁運(yùn)，其中也包括了軍工業(yè)和農(nóng)業(yè)的命脈，硝酸鹽。

英國人對(duì)禁運(yùn)硝酸鹽礦物這件事很樂觀，他們預(yù)估如果德國人沒有氮肥和炸藥來源，那么德國用不了兩年就要投降。

但是，德國著名化學(xué)家哈伯早在1910年就摸到了實(shí)用合成氨技術(shù)的門路，氫氣氮?dú)庠诟邏捍呋磻?yīng)下的合成效率幾十倍于之前的“水吸煤氣”，成本也比電石制氨低一個(gè)數(shù)量級(jí)。

而這個(gè)“低”是什么概念呢？早期合成氨的高壓管道設(shè)備損耗極大，以至于有“一噸合成氨需要一噸鋼鐵”的逸聞?dòng)涊d，足可見難度之大。

當(dāng)然，合成氨不僅解決了德國的吃飯，以及戰(zhàn)爭機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)問題，還延長了第一次世界大戰(zhàn)的持續(xù)時(shí)間和烈度，不過隨著德國戰(zhàn)敗，巴斯夫工廠的哈伯合成氨技術(shù)專利也隨之轉(zhuǎn)移到了各戰(zhàn)勝國手中，人類告別硝石礦，乃至于“掏茅廁”的新時(shí)代至此開幕。

從黑豬到絲襪：改變世界的尼龍

現(xiàn)存的一件Le.F.H.18型105毫米榴彈炮清潔刷，由黑豬豬鬃制成。（圖源：relicsww2）

一直以來，“中國黑豬豬鬃是二戰(zhàn)戰(zhàn)略物資”的說法在坊間廣為流傳。這在戰(zhàn)爭前期也確實(shí)是事實(shí)，對(duì)美英等同盟國而言，黑豬豬鬃的戰(zhàn)略意義幾乎能與鎢等同。

但隨著戰(zhàn)爭進(jìn)程的繼續(xù)，黑豬豬鬃的戰(zhàn)略意義卻在不斷下降，這并不是因?yàn)榛鹋诩夹g(shù)進(jìn)步，再也不需要使用豬鬃制造的“火炮清理刷”，而是化學(xué)巨頭美國杜邦的努力發(fā)揮了作用。

戰(zhàn)前，杜邦就已經(jīng)投產(chǎn)尼龍纖維，只不過應(yīng)用范圍和黑豬豬鬃風(fēng)馬牛不相及，是女士們當(dāng)時(shí)趨之若鶩的高筒長絲襪。但很快歐洲和亞洲大戰(zhàn)相繼開打，各項(xiàng)性能優(yōu)異且產(chǎn)量不受限的尼龍纖維立刻變了個(gè)模樣，被制成清潔機(jī)械的毛刷、降落傘的布料繩索、保護(hù)大兵的蚊帳……

大量生產(chǎn)也使得圍繞著尼龍的研究愈發(fā)頻繁，戰(zhàn)后尼龍家族迅速龐大?，F(xiàn)在我們熟知的絲絨、防火材料Nomex、凱夫拉等合成材料，都可以說是尼龍的直系后裔。

出品：科普中國軍事科技前沿

策劃：趙清建

制作：旋鈕工作室

監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部