第3章材料类发明(3)

唐朝末年，火药已被用于军事。据北宋史学家路振的《九国志》记载，904年，五代十国时（五代指后梁、后唐、后晋、后汉、后周，十国指吴、前蜀、吴越、楚、闽、南汉、荆南、后蜀、南唐、北汉）吴国的将领郑璠率军攻打豫章（今江西南昌），用飞火烧毁该城的龙沙门。这可能是有关用火药攻城的最早记载了。

到了宋代，战争接连不断，更是促进了火药武器的加速发展。据《宋史·兵记》中记载：970年，兵部令史冯继升创造了火箭法。这种方法是在箭杆的前端缚上火药筒，点燃后利用火药燃烧向后喷出气体而产生的反作用力把箭簇射出，这是世界上最早的喷射火器。

火药燃烧起来相当激烈，如果在密闭的容器内燃烧就会发生爆炸。由于火药燃烧时会产生大量的气体（氮气、二氧化碳）和热量，原来体积很小的固体火药，一经燃烧体积就会突然膨胀，猛增至几千倍，这样就会使容器发生爆炸。这就是火药的爆炸性能。利用火药燃烧和爆炸的性能，人们制造出了各种各样的火器。

北宋时期使用的火药兵器都是利用黑火药的燃烧爆炸原理而制造的。北宋末年，爆炸威力较大的火器也出现了，比如“霹雳炮”和“震天雷”。这类火器主要是用于守城或攻坚。1126年，宋朝将领李纲镇守河南开封时，就曾用霹雳炮击退了金兵的围攻。

震天雷是一种是铁壳类的爆炸性兵器。元兵攻打金国的南京（今河南开封），金兵守城时就曾使用了这种武器。《金史》中对震天雷有着这样描述：“火药发作，声如雷震，热力达半亩之上，人与牛皮皆碎并无迹，甲铁皆透”。这样描述可能有一点夸张，但却说明了火药的威力之大。

在8-9世纪时，硝由中国传到了阿拉伯。当时的阿拉伯人称它为“中国雪”，而波斯人称它为“中国盐”。

13世纪，火药由商人经印度传入阿拉伯国家，并由阿拉伯国家传于希腊及欧洲。从此，欧洲人逐步地掌握了制造火药及火药兵器的技术。

对于火药和火药武器传入欧洲，恩格斯这样说道：“以前一直攻不破的贵族城堡的石墙抵不住市民的大炮，市民的子弹射穿了骑士的盔甲。贵族的统治跟身穿铠甲的贵族骑兵同归于尽了。随着资本主义的发展，新的精锐的火炮在欧洲的工厂中制造出来，装备着威力强大的舰队，扬帆出航，去征服新的殖民地……”可见，火药的发明为人类带来的是福还是祸，最终还是要取决于它的使用者。

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2.炼丹术是如何产生的？

炼丹术的产生，有其一定的社会背景。当封建社会发展到一定阶段时，随着生产力的逐渐提高，统治者对物质享受的要求也越来越多。帝王和贵族们产生了两种奢望：一是希望自己能够掌握更的钱财，以供它们享乐；二是希望可以长生不老，使他们的统治可以一劳永逸。

炼丹术由此应运而生，并分为两大类：一种是炼制“仙丹”，以求长生；另一种是，点化金银，希望能将普通金属通过炼制转化为金、银等贵重金属。

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【火药的分类】

火药是武器用以发射弹丸的能源，按用途的不同可分为发射药、点火药和固体推进剂。按火药的成型工艺可分为：混合火药、铸造火药和压制火药等。按它燃烧时的外部特征的不同可分为无烟药与有烟药。按照它挥发性的不同可分为易挥发性火药和难挥发性火药。按照火药的结构还可分为均质火药和异质火药。因为结构的不同，它的工艺性质、燃烧性质和物理力学性能等均有显著差别。

知识百科

【四大发明】

中国的四大古发明指的是指南针、造纸术、火药和活字印刷术四种对世界具有很大影响的发明。四大发明是使中国成为四大文明古国的重要标志之一，推动了中国古代的政治、经济、文化的发展，并且对世界文明的发展史也产生了非常大的影响。

5.玻璃

奇迹概览

玻璃，在中国古代也被称作琉璃，它是一种透明、不透气的固体物质材料，且强度及硬度颇高。玻璃很难与其他物质反应，所以在我们的日常生活中，玻璃制品的用途十分广泛，如遮风挡雨的门窗玻璃、交通工具中的挡风玻璃、观察用的望远镜、显微镜，甚至孩子的玩具玻璃球等。可以说，我们的生活离不开玻璃制品。

⊙奇迹探秘：

1.玻璃在我们的生活中占有重要的位置，那么，最早的玻璃是如何出现的呢？

没有人确切地知道玻璃是在何时、何地首先被制造出来的。只是，据考古记载，在公元前2600年左右，它出现于美索不达米亚（现今伊拉克）或埃及的早期文明中心地之一。

制造玻璃的技术，是埃及人和美索布达米亚人在公元前3400-公元前2500年发明的。究其起源，可能是他们在制陶中，从无意到有意地将天然碱与石英砂混合后焙烧，得到原始的粗制玻璃。那时的玻璃几乎全都带色，且不很透明。

2.中国最早的玻璃制品是什么时候发明的？

1965年，在我国河南出土了一件商代青釉印纹尊，尊口有深绿厚而透明的五块玻璃釉。1975年，在宝鸡茹家庄西周早、中期墓葬里出土了上千件琉璃管、珠等玻璃制品。

中国的玻璃发明要比埃及的晚，于商代（前1600-前1046）开始萌芽，最迟在西周（前1046-前771）开始烧制。而且我国玻璃的发明，应该和烧制陶瓷与冶炼青铜有关，制陶或制铜器的工艺师傅也就成了发明人。不过，我国早期的玻璃并不叫“玻璃”，古人称它为璆琳、琉璃、璢璃、璧流离、药玉、水精、罐子玉、玻瓈、料器等，到了清代才称玻璃。

位于山东省中部博山县内的颜神镇，从元至清一直为我国玻璃的重要产地。在该地发现的元末明初的玻璃作坊遗址，是中国迄今为止发现的最早的玻璃作坊。

走近奇迹

玻璃最初是由火山喷出的酸性岩凝固而得来的。有人相信，从石器时代起，就已经开始使用天然的火山玻璃。

古罗马普林尼（23或24一79）的《博物志》曾经记载，3000多年前，古代地中海沿岸民族腓尼基人，在海滩上用天然苏打支锅做饭。后来有人在无意中发现，天然苏打和海滩上的石英砂经火烧后变成了玻璃。于是，腓尼基人就开始秘密大规模生产玻璃制品，并将制品卖到世界各地，发了一笔横财。

而据考古记载，古埃及人约在公元前3700年前，就已经能制出玻璃装饰品和简单的玻璃器皿，但由于知识与技术的缺乏，当时只有有色玻璃。到了约公元前1000 年前，我国古代劳动人民才制造出无色的玻璃。

公元前200年，巴比伦人又发明了玻璃吹管制玻璃的方法，接着这个方法传入了罗马。大约在4世纪，罗马人已经开始把玻璃应用在门窗上。

后来玻璃制造的技术继续不断发展，11世纪，德国发明出了制造平面玻璃的技术。他们先是把玻璃吹成球状，然后造成圆筒型，在玻璃仍热时切开、摊平。这种技术后来在13世纪的威尼斯得到了进一步改良。

12世纪的时候，世界上出现了商品玻璃，并开始成为工业材料。而在14世纪的时候，意大利的威尼斯成为了欧洲的玻璃制造中心，很多用玻璃做成的餐具、器皿等都是由威尼斯制作。到17世纪下半叶，意大利玻璃制造商通过在石英砂溶液中加入一定比例的铅，由此发明了“人工水晶”又称为“水晶玻璃”，这成为了玻璃发展史上的重要里程碑，同时也迎来了意大利玻璃的鼎盛时期。

尽管曾经有一段时间，意大利对自己的制造技术严格保密，但却没能阻挡玻璃制造技术的迅猛发展。1688年，制作大块玻璃的工艺被发明了出来，从此，玻璃成了普通的物品。而1827年发明的玻璃压印机器，更始拓宽了大规模生产廉价玻璃器具的道路。

后来，为了适应研制望远镜的需要，人们又制造出了光学玻璃。1873年，比利时首先制出平板玻璃。1906年，美国制出平板玻璃引上机。1920年，发明了可以在模具上加上雕刻的办法，而且还可以使用不同颜色的玻璃，于是在1930年以后，大量生产的廉价玻璃器具逐渐出现。

我国也在西周时候开始制造玻璃。考古专家在西周的古墓中曾发现过玻璃管、玻璃珠等物品。南北朝以前，我国对以火烧成的玻璃质透明物为“琉璃”。不过，当时很多的“琉璃”严格上来说，并不属于现代所说的玻璃。

随着玻璃生产的工业化和规模化，各种用途和各种性能的玻璃相继问世。现代，我们所使用的玻璃是由石英砂、纯碱、长石及石灰石经高温制成的。而玻璃也已成为日常生活、生产和科学技术领域的重要材料，被广泛应用于建筑、日用、医疗、化学、电子、仪表、核工程等领域。

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3.现在我们用的一些玻璃比如普通玻璃、强化玻璃，它们又是如何被制造出来的？

现在我们所用的大约90%的平面玻璃，都是由1950年皮尔金顿玻璃公司的阿士达·皮尔金顿爵士发明的“浮法玻璃”方法制成的。这种玻璃也叫“退火玻璃”，方法是把玻璃溶液倒进一缸溶解的锡内，玻璃浮上锡面后自然形成两边平滑的表面，慢慢冷却及成长带状离开锡缸。之后按照各种标准厚度过火打磨，便成为接近完全平的玻璃。

这种玻璃是民用建筑的最好玻璃，但它有一个缺点，破裂时会成为大块锋利的碎片，会造成人员伤亡。因此，人们又发明出了强化玻璃。

强化玻璃是由退火玻璃经热处理而成的。切割好的退火玻璃被放在滚筒桌上，推入超过退火温度600℃的焗炉，然后经空气迅速冷却。玻璃表面被冷却至退火温度以下，快速硬化及收缩；而玻璃内部则在短时间内仍作流动。当玻璃内部收缩，会在表面造成压应力，玻璃外部则成张应力。

强化玻璃在建筑上的用途很多，玻璃门、玻璃幕墙、负重的玻璃等都经常使用它。但是它也有缺点，如果其上出现任何损坏或裂痕，因为内部应力平衡作用，整块玻璃都会碎成指甲大小没有尖角的碎片，而且还有可能发生爆裂。与退火玻璃相比，强化玻璃的硬度也较低，容易被刮花。

第3章 材料类发明(3)

第3章材料类发明(3)