书城科普读物科学奥秘丛书-地球人的未来
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第1章 未来的衣装

把“空调”穿在身上

从古到今人们一直都幻想着所穿的衣服不用增减即可防暑御寒,我国传说中的珍珠衫和火龙衣就是这种幻想的产物。

未来的“空调服”就像是这样的一种衣服,夏天穿上可以遍体生凉,而冬天穿它则不怕寒冷。如果你从温暖的东南亚到寒风凛冽的西伯利亚,只穿这件衣服就行,不必再加什么皮毛棉衣,它会随着天气变化自身调节温度,十分便利。因此,你愿意的话,一年四季只穿“空调服”,就不必考虑冷暖问题了。

“空调服”是用一种特殊处理的衣料制成,可将温度控制在人感觉舒适的范围,它有两种设计型式:一是电子式的,二是晶体纤维式的。

电子式的“空调服”有点像电热毯,但它不需要人来调节温度。这种衣料里编织有微细的电热、冷却和通风的材料,并有许多微细的传感器,通过微触头与人体皮肤接触,好比好多只微细的温度表一样,记录出皮肤的温度。当它们发现偏离了人感到舒适的温度范围时,就自动地进行调整。

晶体式“空调服”是用两种特殊化合物处理过的纤维制造的。这两种叫做塑性晶体的化合物,会随着环境冷热不同,变化着自己的排列结构。当环境温暖时,晶体呈现立方体的形状并吸收热量,当天气变得冷一些时,晶体恢复它原始的正方晶体结构。用这两种晶体处理过的纤维材料能贮存和释放热量,比没有处理过的纤维多吸收2~4倍的热量。科学家已经在多孔纤维里应用了这两种晶体,还用来作棉花纤维的表面涂层,这些纤维经受冷热温度变化150次之后,晶体仍然工作完好。因此,把它们做成晶体服装,在大雪纷飞时,衣服会发起热来;而当热浪袭来时,外衣又会自己变凉,成了一种冬暖夏凉的“空调服”。这种服装将在不远的将来得到人们的广泛使用。

另外还有一种用特殊材料制成的“奇装异服”,它将在人们未来的生活中显示其优越性能。科学家们已经研制出一种中空纤维,像羊毛、木棉、羽绒等天然纤维一样,这种纤维内部具有空腔,由于空腔中充满了空气,所以保暖性能很好。假如在空腔中充入保热性能胜于空气的氮气,保暖性能会更好。利用中空纤维的上述特性,科学家们制成了四季可穿的服装。不过制作时还要经过特殊处理,就是在加工时掺入溶剂和气体。当周围气温降低时,溶剂就会凝结而把气体驱入管状纤维使它膨胀,衣服因此显得紧密厚实。加上纤维内充有气体,衣服的保暖性能便大大提高了。当周围气温上升时,溶剂又融化成液体。溶剂融化时吸热,具有一定的“制冷”效果。这时纤维恢复原状,衣服变薄,孔隙增加,透气性好,穿着就觉得凉快多了。这种衣服特别适宜在一天中气温变化剧烈地区穿着。如果在寒暑相差不大的地区,从春到冬,有这样一件衣服,也就足够了。

防尘服装

如果衣服不吸尘土、不易被污染,人们将大大减少洗衣服的劳动!有些生产特殊产品的工厂也不会因工人的衣服有灰尘、有细菌、产生静电而使产品质量下降或报废,甚至会因静电火花而引发爆炸。科学家们正在研制一种无尘衣。这种衣服不但不会沾染灰尘,而且还有杀菌、防爆的性能。

在制作这种防尘服装,先要弄清楚衣服为什么会粘脏污。除了皮肤的排泄和接触脏的固体、液体之外,空气中的灰尘是脏污的主要来源。空气本身带有悬浮的尘埃、微粒,衣服很容易沾上这些灰尘。合成纤维制成的衣服,在受到摩擦后极易带电,很容易与空气中带异性静电的灰尘相吸,它的吸尘力是棉、毛织物的六七倍。

一般我们所用的除污办法是利用肥皂或洗衣粉的化学作用拆开相互吸附的脏污和纤维分子,也可以在合成纤维中加入一定比例的不易带静电的棉、毛、粘胶等纤维,以降低静电,减少吸尘现象。

二十多年前,德国就制成了涂有镍、铜或金等金属薄膜的纺织品,这层薄膜很薄,不到1微米厚,所以,用它制成的“无尘衣”,除了重量稍有增加外,外观、柔软度、强度、抗皱性能等几乎与普通织物一样。我国也研制出在纤维之中嵌入金属、碳黑等导电材料的导电涤纶,可以用来制作抗静电的“无尘衣”。

更新的防尘服装,是用预先经过“污”性处理的织物制成的。所谓“污”性处理,是使织物先吸饱、填满无色或与织物同色的人造“污”粒,使它没有余地再沾污。日本已经生产了一种经过处理后油水不沾的灯芯绒,水迹、果汁、酱油等都丝毫不会沾污它,下雨时还可当雨衣。这种“无尘衣”虽经多次洗涤,功能仍然不减。将来人人都能穿上这种衣服,定会大有益处。

变色服装

大家都知道,有些动物的皮毛颜色会随着季节的变化而变化,从而适应生存环境。这种变化,是大自然赋予动物的优越性能,它给动物生存提供了方便。大自然没有给予人类这种优越条件,但它却给予人类聪明才智。人类自己会创造这一条件。未来人类的服装颜色可以在不同的场合发生变化。一件衣服穿在身上,时而鲜艳夺目,时而色彩柔和;一双皮鞋,在时亮时暗的灯光照耀下,革面色泽会反复变化,熠熠发光。不过人类创造变色服装不是为了生存,而是更高层次的需求——与环境和谐,从而产生美感。

古埃及时期,君主亚历山大二世看到花朵色彩变幻,便命令臣民采摘变色花朵,取其汁液,用来染布,晾干后便出现色彩变化。科学家由此得到启示,在20世纪80年代研究出变色纤维。我国试制的见光变色腈纶线,编织成衣料质,能随着光源变化转换色彩:在自然光下是浅咖啡色,到白炽灯下变得鲜红,荧光灯照射后转为橙黄,遇强太阳光又化为深褐色。日本研究的一种光色性染料,能使合成纤维织物“染”上周围景物的颜色。穿上这种变色纤维服装去芳草坪上游戏,衣服就一片翠绿;而在红地毯上跳舞,周身便艳红如火;如果穿上它驰骋在晶莹的冰面上,又仿佛银装素裹,把人的服装“融”在自然景色中。

科学家们根据蝴蝶的启示,研究变色衣。在南美流域栖息着一种世界上最美丽的蝴蝶,它靠翅膀中无数显色和不显色磷片,受光的反射和折射显露出艳丽的色彩。科学家便将两种热收缩性不同的聚合物混合织成丝,得到具有潜在“扭曲”性能的扁平断面纤维。用这种丝织衣时,将纤维的扁平面垂直于织物表面,这样,进入肉眼的正反射光减少,而光主要被纤维或纤维之间吸收和反射,从而产生变色效应。

变色皮鞋所使用的材料和普通制革材料没有什么两样,只是在皮革上涂上两种色彩,并让颜色时隐时现,达到变色的效果。最简单的变色皮鞋是在深棕色底的皮革上再喷涂一种浅棕颜色,制成的皮鞋轻轻抛光后,在暗处浅色不易被察觉,而显示深棕色;在亮处光线作用下,却可反射出表面的浅棕色。这样,皮鞋也就变色了。如果改变颜色喷涂方法,采用左右斜向交叉喷涂,使皮革上着色有多有少,色泽就会有深有浅,在革面上形成多层次的色彩。

当人们穿上这种变色皮鞋行走时,在不同方向的光线照射下,会形成多层次的颜色反射面,革面就呈现不同的色彩,显得变幻莫测。预计变色服装在几年后就将上市。

蛋白质衣料

蛋白质是人体必需的主要营养成分之一,但是用蛋白质做衣料,就少有人知了,因为它是未来的事。蛋白质衣料是一种用蛋白质加工制成蛋白纤维,然后加工成的衣料。它不仅有人造纤维的优良特性,而且具有皮肤一样的透气保温性能。所以又称皮肤型蛋白质衣料。

很早以前,人们就用蛋白质为原料制成蛋白纤维。英国人从动物胶中提取蛋白,制造出人造蛋白纤维;意大利人以牛乳酪素为原料制成人造羊毛。蛋白纤维就是纤维素。人们在造纸过程中发现,木材、树皮、芦苇、纸浆中都存在着大量的纤维素。于是科学家想到用蚕分泌出丝的方法,先在大豆、玉米和花生中提取出蛋白质,制成黏稠状的纺丝溶液,再经喷丝头中凝固剂的作用,使它凝固成为蛋白纤维。这种纤维具有一定的透气透湿性,但强度较差,所用的原料又是人类的食物,所以发展受到限制。

科学家们又找到一种用人体蛋白质做的衣料,我们称之为皮肤型蛋白质衣料。因为人体蛋白质水解后得到20余种氨基酸,利用氨基酸聚合体制成的衣料,具有皮肤的呼吸功能,既能保温,又能透气。人体蛋白质的来源很广,泪水、唾沫、汗液和尿液中都有。将人体蛋白质纤维做成呼吸衣料,便是很有前途的服装新材料。

能呼吸的皮肤织物,大多是多微孔薄膜的织物,这些薄膜的微孔比水滴小、比水分子大。用这种织物制成衣服,雨水不会透进衣服,而衣服内的汗水气可以排出。另外,微孔内壁经过拒水材料处理,能阻止水由于毛细管作用沿微孔向内渗透。

多微孔薄膜制造的方法有三种:一种是涂层中加入亲水性微粒、多孔填料或发泡剂等,使涂层中形成许多微孔;另一种是采用超细纤维织物经超高收缩后,产生高密度的微细绒毛,它的孔隙很小;还有一种是利用高聚物在特定的工艺条件下,原纤维组成的行列结构产生变形,使行列间形成多微孔,再经热处理把这些微孔固定下来。

细菌布

将来的人类不用栽种棉花和纺纱织布,也可以有制作穿戴的布。科学家早在19世纪初就发现了一种能使酒变成醋的细菌,叫胶醋酸杆菌,它会“吐”出一根根微小的丝。后来经过人工培育繁殖,制取到一种新型的无纺织物,人们叫它细菌布。

其实细菌布的纤维是“霉菌”生产的。只要有一定的温度和少许的养料,这类细菌就会长出大量纤细的“绒毛”,这就是通常讲的“长霉”。科学家在细菌培养基里滴进几滴荧光增白剂,细菌受到刺激,使多束的微细纤维合并在一起,变成又粗又长的纤维,而且生长速度也比正常速度快3倍。这些纤维经过互相交叉黏合,会形成菌丝的纤维网络。把它们的水分滤掉,像造纸一样,再用化学增塑剂处理,便得到具有一定柔软性的无纺纤维成品。一般来说,只要48小时,就能在5立升的培养罐内制取0.5公斤的细菌纤维,这比棉、毛、丝等生产周期要快很多倍,甚至比化纤的生产速度还快。

现在这种细菌布还不能大量生产,因为它造价太昂贵,培养细菌要用葡萄糖,成本很高。所以,科学家正在研究新的细菌,制造一种既有光合作用能力又能产生纤维素的新型微生物。如有一种蓝色绿萍,它能直接利用阳光制造自己需要的养料和葡萄糖。这样,细菌可以直接利用太阳能“织”出大量的布来。藻类非常普遍,用来生产细菌布就便宜了。

细菌纤细而坚实,纤维质地柔欢,比棉麻纤维有更多的优越性。细菌布最适宜用作医疗上的绷带,它能使伤口形成一种与人的皮肤细胞组织相似的柔软“皮肤”,能促进伤口表面的愈合,疗效显著。

未来鞋

上帝为我们设计的脚太娇嫩了,以至于如果不借助于鞋来保护,行路就会十分的困难。而人的一生是要走许多路程的,总计大约有40余万千米,相当于绕地球走10圈,在这漫长的旅途中,人们为了保护自己的双脚,不同的季节选穿不同的鞋,也常常根据自己从事的各种活动选穿有不同功能的鞋。未来的鞋能更加满足人的不同需求,出现各式各样功能奇特的鞋,使“脚下世界”更加丰富多彩。

高速鞋这种鞋里装着小型发电机,能带动鞋底下的胶轮滚动,或是带动装在鞋跟里的压气机,利用压气机喷射气流的反作用力把人推向前进。穿上这种鞋,每小时行速甚至可超过正常行速的一倍。

行水鞋这种鞋的形状有点像木制的雪橇,正中央可穿脚板,底部有排水的推进器。穿这种鞋的人只要手持两根顶端带有胶合板浮子的木棍,以保持身体平衡,过湖涉河就如履平地;也可以作为水上运动鞋,使人享受到水上行走的乐趣。

磁性鞋在鞋的内底的一定位置(如脚底涌泉穴)上,放置长久磁体,或是在鞋底安置压电元件和电磁线圈,当穴位受到磁场的刺激时,就会起到一定的保健作用。这种磁性鞋不仅有助于消除脚部疲劳,而且对许多慢性疾病都有一定的治疗作用。

调温鞋这种鞋带有加热器,能够根据不同气温自动调节鞋内的温度。它最适合老弱病残者和严寒地区居民穿用。

药用鞋鞋底空腔内填充着粉末状的有机酸物质或带有芳香味的中草药,利用它们吸收脚汗、湿气、消除脚痒,达到防治脚病的目的。同时,还可以除去臭味。

夜光鞋这种鞋是在脚前部装有小灯泡,在鞋后跟装有微型电池,并配有开关,夜间行走可随时照明。另一种夜光鞋是由加入荧光材料的塑料制成,在黑暗中发出淡淡的冷光,对于夜间值勤人员十分适合。

音乐鞋这是儿童喜欢的鞋。鞋底装有印刷电路板、电池、音量调节器;鞋四周的倾斜面安装着四个琴键开关。依次踩下双鞋的琴键,便发出八个音符声响。孩子们穿上它,行路、跳舞、玩耍都有音乐伴奏。