胶水——20万年前的发明

胶水——20万年前的发明

摘要:从最初将石器和木柄粘在一起的粘合剂,到新型人工合成胶剂,胶水这门古老发明的创新脚步从不停歇。

作为一种粘合剂,胶水利用其物理或化学形式特性使不同材料的物体表面相连,相比缝纫、机械等紧固、装订技术,能将压力更有效地分布在接头上,在实践中运用广泛。这种看似现代的技术,究其历史竟然已有二十万年。

从最初将石器和木柄粘在一起的粘合剂,到新型人工合成胶剂,胶水这门古老发明的创新脚步从不停歇。

史前人类发明了胶水

皮毛衣物、轮子……史前人类每一项发明都为人类历史打开了一扇新的大门。今天我们津津乐道这些伟大的时刻,却常常遗忘了一种同样来自上万年前的杰作——胶水。它看似不起眼儿,却在不动声色中为我们连接生产生活中的必要物质。如同现代人用胶水粘合家具、纸张、修补器具、制造物件一样,二十万年前的尼安德特人就已经开始用胶水制造、维修捕猎工具。

尼安德特人是现代欧洲人祖先的近亲,除了非洲以外,亚欧人种里都有一点尼安德特人的基因(约在1%-4%左右)。他们在公元前两万年左右突然消失,并因为挖掘出的化石颅骨偏小,被认为脑容量不如智人。不过2001年,考古学家在意大利和德国交界的尼安德特人遗址处发现了两块覆盖着桦树皮焦油的石片。石片上残留的胶水制造痕迹,让现代人对他们另眼相看。早在二十万年前,尼安德特人就开始使用粘合剂将石器斧头粘合到木头手柄上。尼安德特人的“粘合剂”是凝结的粘结焦油块,由桦木树皮锻炼成的树皮焦油制成。有了这些粘乎乎的胶水,尼安德特人可以将石片粘在一起组成最原始的工具,在狩猎工具破碎时也可以用胶水修补而不用花更多时间重做。在与猛犸象共同生活的时代,这样的发明绝对可以称得上伟大。

没有人知道尼安德特人是从哪里得到了“胶水”的想法,也许是蜗牛等软体动物用粘液将自己贴在墙上爬行给了他们灵感?也没有人知道,在复杂的陶瓷盆或者温控技术发明出来之前,尼安德特人是怎么产生将桦树皮高温烤炙,产生浓稠的胶状焦油的创意。

科学家们试图重现尼安德特胶水被创造的过程,并把他们的研究成果发表在自然杂志社的《科学报告》杂志上。经过桦树皮绷紧成束燃烧法、余烬悬挂滴油法,以及将桦木树皮构成的容器埋进火坑法等一系列尝试以后,他们认为,尼安德特人有可能使用了更复杂的技术。

不过桦树树皮焦油粘合剂算是纯植物胶,作为一种单独植物成分的粘合剂,易受环境条件的影响,撞击和潮湿都会使其粘性减弱。在南美洲有七万年历史的西布杜洞穴中,科学家们又发现了人类历史上最早使用复合粘合剂的痕迹。这些来自七万年前的斧头,其石片与木棍的接缝处填充着一种由植物胶和代赭石(天然氧化铁)组成的粘合剂。相比纯植物胶,复合粘合剂能使结合处更为紧密,还能防止植物胶在潮湿的环境中溶解。

更多史前人类使用胶水的证据不断在考古地被发现:大约6000年前的一处古部落埋葬地里,被树脂胶修补过的陶罐随同死者一起被下葬;公元前4000年左右的巴比伦庙宇中,一座雕像的象牙眼球被使用沥青固定;在奥地利和意大利边界附近的冰川中,一具古男性人类遗体被发现,因为冷冻条件得以穿越5200年历史的这位男性遗体绰号“泰罗林雪人”。“雪人”随身携带的武器——两支黑燧石箭头和一柄铜斧,一起随主人重现天日。这些物品的石头、金属部分与木头的连接处,也有沥青胶水的痕迹。

动物胶水和植物胶水

如果没有胶水,古埃及的家具未必可以留存至今, 用胶水贴上薄木片,不仅可以装饰家居,还可以防止家具受潮变形。正如《家具史话》一书中所描述的:“古埃及时期,人们就已知道要给家具镶贴昂贵薄木片,使普通木家具增值……若非当时的人掌握了镶贴木片的工艺,这些家具的美丽根本无法保存……而在这种古老的技艺中,胶水的地位举足轻重。”

新华字典对于“胶”的解释是:“粘性物质,有用动物的皮、角熬制成,也有用植物或人工合成。”由此可见胶水的制作可以分为动物胶、植物胶以及人工合成胶。

通常认为古埃及人是最早使用动物制品的,比如用动物内脏和鱼泡制造胶水。不过也有学者认为,相比古埃及,我国动物胶的起源也不一定晚——西周时期的《诗经》里最早提到了动物胶。据考证,“胶”字出现于三千年前,这也意味着我国动物胶的历史少说也有三千多年。

除了动物胶水,古埃及人也开始用生石灰、蛋清或干酪素制成胶水,他们还发明了用淀粉调成的糨糊,可以将莎草纸粘到衣服上。底比斯至今留有一面作于3500年前的壁画,画上一口锅正架在火上熬煮胶水,一旁手持刷子的手艺人正在刷胶水。更多关于粘合剂的使用历史记录发生在公元前1500年至公元前1000年,这一时期与胶水有关的文物,包括记录了家具木材粘合操作的绘画、图坦卡蒙国王陵墓中用胶水粘合的木质棺材等。

古希腊与罗马人也深谙制胶工艺,并因此收益颇丰。古希腊人改进了动物胶的制作工艺——胶原蛋白一词就是源自希腊语kola,最早的意思即是“胶水”。在百科全书《自然史》中,作者老普林尼提到了牛胶和鱼胶这两种动物胶水。彼时的鱼胶又叫“鱼鳔胶”。

在我国,鱼鳔胶同样应用广泛。书于公元500年的《考工记》中,记载有“鹿胶青白,马胶赤白,鼠胶黑,鱼胶饵,犀胶黄”,其中的“鱼胶”就是指鱼鳔胶(俗称黄鱼胶)。宋代船体的防水和渗漏主要利用的就是鱼胶,明朝时候的造船厂和远洋船队里更少不了鱼胶的粘合修补。相比罗马人将焦油和蜂蜡作为他们船只木板之间的填缝和密封剂,鱼鳔胶因其耐水耐低温,更适合我国木质船体榫卯的粘接,稳定性也更强。

其他种类胶水的发明、使用,在东西方也是不谋而合。比如老普林尼在《自然史》中还描述了一种用“精细面粉加沸水搅拌,洒上几滴醋”制成的糨糊,这种糨糊在我国古时也常被作为文房的文具,为了防虫防蛀还会在糨糊中加入香料药材。同样,熟石灰、火山灰和沙子的混合物是古希腊和罗马人的灰浆粘合剂,罗马竞技场和万神殿的建造就少不了火山灰水泥。而在中国古代建筑的胶凝里,也常常采用石灰掺有机物的胶凝材料,如“石灰加糯米”“石灰加桐油”“石灰加白芨”等。

罗马帝国陨落后,欧洲胶水的技艺几近失传,直到16、17世纪才慢慢重建。而在中亚地带,公元1000年左右蒙古人的崛起,从某种程度上来说也有胶水的功劳。成吉思汗的弓箭坚韧,射程远、威力足——这些弓箭接缝处的粘合剂据说是用一种特别的树脂制成。

责任编辑:叶其英校对:李天翼最后修改:
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