——康寧公司一個世紀之久的玻璃創新為烹飪和化學帶來了革命性的沖擊
1913年的一天,在康寧玻璃廠結束了一整天的研究工作準備走出實驗室之前,物理學家杰西·利特爾頓拿起了一個鋸下來的圓形硼硅酸鹽玻璃電池瓶的瓶底。他的妻子貝茜弄碎了家里的陶瓷烘烤盤,所以請求他帶一個容器回來替代。貝茜用這個替代品烤了一個海綿蛋糕,沒想到的是,這個替代品烤出的蛋糕均勻地成型了,它是如此輕盈且形成了完美的棕色,以至于利特爾頓馬上就意識到自己手中拿著的是一個特殊的東西。
康寧公司抓住了這個烘焙時的發現,并將它變成了Pyrex,一個深受喜愛的玻璃烘焙容器、量杯、和廚用儲存容器品牌。透明、耐熱、化學惰性——這些使得Pyrex成為理想廚具的性能,同樣也是實驗室用和工業用玻璃器皿需要的理想性能。因此康寧逐步推出了實驗室用耐熱玻璃燒杯、錐形瓶和量筒,還有制造業用管線和反應器襯墊。
耐熱玻璃可能是材料科學 歷史上最重要的技術進步之一,康寧今年將要慶祝它商業化100周年。“多么棒的發明啊!”哥倫比亞大學化學教授,美國化學學會(ACS)前主席羅納德·布瑞斯洛感嘆道。他補充說,真是令人難以置信,耐熱玻璃這種材料居然已經主導了實驗化學達100年之久。
除了海綿蛋糕,耐熱玻璃的發展史中還有更多的故事,康寧生命科學實驗室用玻璃材料事業部主任杰夫·索爾說。在耐熱玻璃出現的60年前,康寧已經開始專注于生產工業用玻璃和陶瓷。康寧的強項在于生產鐵路信號燈用的玻璃鏡片。
到1880年,第一個商業化燈泡出現的時候,康寧在生產保護燈絲用的淚珠形玻璃球。康寧的玻璃管技術后來還幫助無線電廣播和電視實現大眾化。耐熱玻璃是這些技術發展上的延伸。
后來發展成為Pyrex的硼硅酸鹽玻璃,最初是由德國化學家和玻璃技工奧托·肖特發明的。硼硅酸鹽玻璃的制備,通常是使用砂子(二氧化硅)和硼砂(硼酸鈉)在熱熔爐中熔融,然后用手工或機械使軟化的材料成型。斯科特的的公司開始銷售玻璃儀器時使用的品牌是Duran。在斯科特之前,其他的工廠制造玻璃用的是蘇打(碳酸鈉)和石灰(氧化鈣),但是,添加由硼砂中得到的氧化硼能降低材料的熱膨脹系數,這就使得材料能夠承受劇烈的溫度變化。
1908年,康寧的第一任研發部主任尤金·沙利文開發出了Nonex玻璃——就是“不膨脹”的縮寫——一系列特別為鐵路燈設計的硼硅酸鹽玻璃。“Nonex之所以適用于鐵路燈鏡片,是因為它能同時承受燈體內部光源發出的強熱和某些季節外部天氣造成的極度濕冷,”索爾說。
不膨脹是一個很棒的性能,索爾提到,但是這使得產品的壽命過于持久。這些玻璃能用很久,這就減少了再次采購的數量,影響了銷售。康寧的科學家們不得不尋找這些適應性很強的玻璃的其他應用,來幫助公司維持運轉。
此時利特爾頓的發現到來了。貝茜用來烘焙海綿蛋糕的玻璃含有太多的鉛,使得它不適合用作廚具。但當康寧團隊除去玻璃中的鉛之后,明星誕生了。
“到了1915年,人們都在用玻璃做飯,”索爾說“那時候這是聞所未聞的。”
實驗室玻璃儀器又是另外一個故事。在1915年之前,實驗室玻璃儀器主要產自德國和奧地利,索爾補充道。但是第一次世界大戰的爆發使美國科學家們失去了供給。“戰爭導致了一個突然的、龐大的對實驗室玻璃儀器的市場需求,”索爾說。通過銷售Pyrex實驗儀器,康寧滿足了這個需求。
到1918年一戰結束時,美國制造的玻璃廚具和實驗儀器已經穩穩的占據了市場,康寧則成為主要的供應商。Pyrex不僅成為了美國科學家們此前使用的玻璃儀器的替代品,它甚至更高檔了:1918年美國標準局給予了Pyrex比其他任何實驗玻璃儀器品牌更高的評價。
Pyrex推出之后,它就成為了一系列的實驗室成就的一部分,索爾說。Pyrex有一位著名的用戶,就是查爾斯·林德伯格。1927年,林德伯格因駕駛“圣路易斯精神號”實現單人從紐約飛到巴黎而聞名于世。在退學成為飛行員之前,林德伯格是學習工程的。在飛越大西洋之后,他加入了諾貝爾獎獲得者亞歷克西·卡雷爾位于紐約洛克菲勒學院的實驗室。
林德伯格發明了一種玻璃設備,可以加熱消 后用于培養細胞或者將液體灌注到待移植的離體器官中以維持其功能。林德伯格的玻璃灌注泵,是現在的手術室儀器的先驅,它使得心臟手術和器官移植成為可能。
19世紀40年代早期,這種著名的玻璃還參與了另一項偉大的發展。科學家使用Pyrex馮巴赫瓶培養霉菌制造青霉素,并在最初的大規模商業化生產時使用Pyrex橡膠塞玻璃瓶包裝。到了19世紀50年代,喬納斯·索爾克用Pyrex馮巴赫瓶首次培育出脊髓灰質炎疫苗。
由于其面對溫度波動時的穩定性,Pyrex經常成為天文學反射光學儀器材料的首選,索爾說。19世紀30年代中期,加州帕洛馬天文臺的海爾望遠鏡,是使用一塊直徑200英寸、重達20噸的Pyrex玻璃盤制造的。在那時,這是世界上最大的一塊玻璃。
除了研究上的成功以外,第一次從南極發出的無線電信息,就是通過Pyrex玻璃絕緣子制作的天線發出的。在美國的首次載人航天項目中,水星計劃航天器上的窗戶就是Pyrex玻璃制作的。
“Pyrex已成為烹飪和化學的必需品,”退休的陶氏化學公司研發部主任、ACS前主席凱瑟琳·亨特說。“不論是用可微波的Pyrex量杯制作我最喜歡的巧克力醬,還是用三頸圓底燒瓶合成一種新材料;不論是按比例放大搪玻璃反應釜的產能,還是按比例縮小到用于基因測序和個性化醫藥應用的芯片實驗室醫 療設備——感謝你,康寧,你用Pyrex豐富了我們的實驗室和我們的生活!”
盡管康寧的Pyrex仍然是一項令人尊敬的實驗室產品,Pyrex廚具卻不再由康寧生產了。康寧于1998年將消費品生產部門分離出去,授權康寧餐具生產和銷售家用型Pyrex玻璃產品和康寧陶瓷產品。今天在北美銷售的康寧廚具也變了——現在使用的是更便宜的鈉鈣玻璃,而不是起初時的硼硅玻璃。
索爾相信,像Pyrex這樣實用的的發明,會始終保持它在日常烹飪和化學、生物實驗室工作中的重要性。但是他也承認,在100年后,創新也遇到了極限。“實驗室玻璃儀器是一條成熟的生產線,燒杯和燒瓶實際上已經100年沒有變化了。”
康寧正致力于繼續應用其早期在玻璃方面的成就來發展更新的產品,比如高速網絡用的光纖,保護智能手機用的抗劃痕防碎裂的大猩猩玻璃。但是索爾說,他很少會一整天都不碰到Pyrex產品。“今天早上我還在用我的400mL的Pyrex燒杯型馬克杯喝咖啡呢,”他說。
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