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秦陵兵馬俑的2項驚人黑科技

1974年,西安臨潼西楊村農民楊志發在山上打旱井的時候,無意中挖出了許多陶俑的碎片。經考古工作者的發掘,一座埋葬於地下的2000多年的秦俑寶藏出現在了世人面前,人們稱之為「世界第八大奇蹟」。

雖然經過了40多年不間斷地發掘,但是秦陵兵馬俑的科考工作還遠沒有結束。在此期間,科考人員遇到了很多困難,同時也收穫了太多的驚喜,尤其是一些秦代的「黑科技」,已經遠遠地超越了現代人的認知。

千年不腐的青銅寶劍

1994年,秦陵兵馬俑的2號坑出土了19把青銅寶劍,這些出土的青銅寶劍光亮如新,鋒利無比。看到這些仿佛是昨天遺落在此的青銅寶劍,現場的專家被嚇得目瞪口呆,這太不可思議了!

要知道,這些青銅寶劍已經在地下埋藏了2000多年。在如此惡劣的環境下,任何材質的青銅器都不可能不被腐蝕,為什麼這些寶劍卻能光亮如新呢?

為了搞清秦陵兵馬俑青銅寶劍千年不腐的秘密,科學家們對這些青銅寶劍進行了深入地研究。科學家們發現,這些寶劍並不是普通士兵所使用的青銅劍,它們是經過精心鑄造而成的寶劍,是青銅劍中的精品。

雖然這些青銅寶劍的材質主要是銅,但是這種青銅是由銅、錫、鉛所組成的合金,也就是說這些青銅寶劍的材質並不僅僅是銅,而是摻雜了別的金屬的「合金劍」。恰恰是這種合金元素,提高了銅的抗腐蝕的能力。

隨後,專家們在這些青銅劍的劍身上發現了一層15微米厚的鉻鹽化合物,這層鉻鹽化合物才是使青銅寶劍保持千年不腐的終極密碼。

鉻是一種稀有金屬,其化學符號為Cr,它是自然界中硬度最大的金屬,在地殼的含量中僅為0.01%。鉻這種金屬的抗氧化性和耐腐蝕性非常好,上世紀40年代以後,鉻才被廣泛應用,主要是製作不鏽鋼。

秦陵兵馬俑2號坑出土的每把青銅寶劍的劍身上都均勻地敷設有一層僅15微米厚的鉻鹽化合物層,這說明在2000多年前秦朝的鑄劍匠人就已經熟練地掌握了鍍鉻工藝,而且鍍鉻的技術相當精湛。

穿越2000多年時空的青銅寶劍還能光亮如新,鋒利無比,主要是劍身上的這層鉻鹽化合物的功勞,這在秦代絕對是一項領先於時代的「黑科技」。

具有形態記憶金屬功能的青銅寶劍

在2號坑出土的這19把青銅寶劍中,有一把劍在發掘出土之前被一個250多斤的兵馬俑死死地壓在身下。當時,這把寶劍已經被壓彎變形,扭曲程度超過了45度,專家們看到這個情況,原本以為這把寶劍很難再恢復出原形了。誰知道專家們將壓在寶劍上面的兵馬俑移開之後,發現寶劍竟然瞬間恢復了原形,這令在場專家嘖嘖稱奇。

為什麼一把青銅寶劍在被重壓變形2000多年之後還能瞬間恢復原形?

專家們在認真研究過那把青銅寶劍之後認為:這把青銅劍具備形態記憶合金的特徵。

形態記憶合金被人們稱為「神奇的功能材料」,它是通過熱彈性與馬氏體相變及其逆變而具有形狀記憶效應的有兩種以上金屬元素所構成的材料。直白點解釋就是:形態記憶合金實際上就是用兩種以上具有不同性質的金屬製造成的合金,這樣的金屬融合到一起之後能夠產生記憶性。

舉例說明:人造衛星使用的拋物面天線就是用形態記憶合金製造的。拋物面天線體積巨大,不具備直接安裝發射的條件,科學家採用形態記憶合金製造了可折迭的拋物面天線。發射人造衛星之前,將拋物面天線折迭起來裝進衛星體內,待到人造衛星進入預定軌道之後,只需增加溫度,折迭的衛星拋物面天線因具有「記憶」功能,就會按記憶的形態伸展開,恢復拋物面形狀。

秦俑2號坑出土的那把壓彎變形的青銅寶劍採用的就是形態記憶合金,專家們通過分析青銅劍的材質,發現其劍身是銅、鎳、錫、鉛等多種金屬元素鍛造成面的合金,工匠通過對銅、鎳、錫、鉛等金屬原料進行比例調配,使之達到了具有記憶性能的合金。

在中國古代,鑄劍是一個需要花費很長時間的工作。古詩云:「良工鍛煉凡幾年,鑄得寶劍名龍泉」,一把劍若想要達到「寶劍」的水準,不僅需要千錘百鍊,而且鑄劍的細節要求還十分嚴苛,只有技術極其精湛的鑄劍師傅才能造出這種寶劍。

形態記憶合金在上世紀30年代才被推廣應用,秦俑2號坑那把壓彎變形的青銅寶劍的發現證明:中國鑄劍工匠早在2000多年就已經掌握了形態記憶合金的鑄造技術,這不得不讓人感嘆,秦代的「黑科技」是多麼的先進。

責任編輯: 劉詩雨  來源:騰訊 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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