【材料改变战争】摹写万物图鉴：战争中催生的自然替代材料

编者按:

材料是人类赖以生存的物质基础。人类社会的不断发展和进步在于人类能够用材料制造工具和改造世界。俗话说，“一代材料，一代设备”。新材料的诞生和发展将推动武器装备和作战方式的重大变革。那么，自古以来，战争中材料的应用发生了什么变化？从现在起，中国军事科技科普前沿将推出一系列题为“物质变革战争”的科普文章进行解读。欢迎注意。

在铁器时代和工业革命之间的短短1000-2000年间，人类砍伐森林，挖掘煤、铁、石油和黄金，甚至从生物身上获取皮革、油脂和毛发，达到“一切都可以被我利用”的程度。

但是通往宝库的大门并不总是无私地向所有人敞开。由于战争或国与国之间的差异和隔阂，一个国家有时无法获得完整的天然原料供应。

那么，我该怎么办？从无到有，把工具这个概念带到世界上的智者的后代绝对不会轻易放弃，因为这不仅是展示科研实力的舞台，而且直接关系到战争的成败。

图中显示的是从克虏伯KD1卡车改装而来的“卡车枪”，该卡车已经开始使用橡胶轮胎。(来源:未来工作者)

铁马必须有脚:源于第一次世界大战的甲基橡胶

继19世纪下半叶人类发明内燃机之后，20世纪第二个十年爆发的“欧洲战争”不仅是后世所熟知的第一次世界大战，也是第一次大规模使用内燃机动力的战争。

然而，尽管内燃机给机器，尤其是地面设备带来了巨大的动力，但它们也带来了相应的问题:在此之前，蒸汽机车要么只需要在平坦的轨道上行驶，要么速度慢且没有缓冲要求。

结果，在第一次世界大战前的十年，橡胶轮胎出现了，并逐渐成为汽车、摩托车甚至高端自行车的“标准”。

然而，第一次世界大战爆发后，以德国为首的联盟集团很快发现了一个问题:轮胎的生产需要从橡胶树中提取“天然橡胶”。然而，天然橡胶的主要产地(东南亚)在英国和法国等盟国的控制之下。自从盟国采取“贸易*”策略后，德国获得天然橡胶的渠道被立即切断。

幸运的是，德国人有一点准备，至少他们已经知道天然橡胶的主要成分和加热产物丙酮，二甲基丁二烯，加热后可以产生一定量的橡胶状产品。经过反复试验，取出细分为水/氢组分的“甲基橡胶”，分别代替硬天然橡胶和软天然橡胶。

当然，早期合成橡胶的性能是不可靠的，其制备是极其麻烦的，这只能说是解决了问题:例如，合成软橡胶需要在70度的恒温下聚合几个月才能获得，并且它在低温环境中会迅速劣化并变得像石头一样硬...

告别厕所清洁:出现在合成氨战争中

图为博物馆目前展出的高压反应器组件，用于哈伯法生产合成氨。(资料来源:巴斯夫)

橡胶禁运实际上是第一次世界大战期间德国“包围”贸易渠道的缩影。从铜矿石、皮革到羊毛，几乎所有从德国进口的非本土、需要海外殖民地和客户的商品都被禁止，包括硝酸盐，这是军事工业和农业的命脉。

英国人对硝酸盐的禁运持乐观态度。他们预测，如果德国没有氮肥和炸药来源，德国将在不到两年内投降。

然而，早在1910年，德国著名化学家哈伯就发现了应用氨合成技术的方法。高压催化反应下氢气和氮气的合成效率比以前的“吸水气体”高几十倍，成本比电石制氨低一个数量级。

什么是“低”的概念？早期氨合成的高压管道设备磨损严重，以至于“一吨氨需要一吨钢”的轶事记录显示出很大的困难。

当然，合成氨不仅解决了德国的给养和战争机器的运转问题，而且延长了第一次世界大战的持续时间和强度。然而，随着德国的失败，巴斯夫在哈伯合成氨技术上的专利被转移到了战胜国的手中。人类告别硝石矿甚至“厕所清洁”的新时代就这样开始了。

从黑猪到丝袜:尼龙改变世界

一个现存的乐。105毫米榴弹炮清洁刷是由黑色猪鬃制成的。(来源:relicsww2)

长期以来，“中国的黑猪鬃是二战的战略物资”一直在社会上广泛流传。在战争初期也是如此。对于美国、英国和其他盟国来说，黑猪鬃的战略意义几乎等同于钨。

然而，随着战争进程的继续，黑猪鬃的战略意义正在下降。这并不是因为火炮的技术进步和不再需要用猪鬃制成的“枪支清洗刷”，而是因为美国化学巨头杜邦公司的努力。

战前，杜邦公司已经将尼龙纤维投入生产，但其应用范围与黑猪鬃完全不同，这是当时女士们渴望的高筒丝袜。但是很快欧洲和亚洲的战争开始了。性能优异、产量不受限制的尼龙纤维立即变成了清洁机器的刷子、降落伞的布绳、保护士兵的蚊帐...

大规模生产也导致了对尼龙越来越频繁的研究。战后尼龙家族发展迅速。现在我们熟悉合成材料，如天鹅绒、防火材料诺梅克斯、凯夫拉尔等。，可以说是尼龙的直系后代。

生产:科普——中国军事科技的前沿

规划:赵清健

制作:旋钮工作室

监督人:光明网络科普部