万卷好书174《迷人的材料》2：纸、混凝土和巧克力，它们有什么不
万卷好书174《迷人的材料》2：纸、混凝土和巧克力，它们有什么不可思议的奥秘？
文/杜豆豆
细腻美丽的折纸艺术
接下来，我们讲第二个重点：纸、混凝土和巧克力，它们有什么不可思议的奥秘？
1
我们天天在用纸，它是如此熟悉，可你想过它也有不同凡响的许多故事吗？
笔记纸，看起来很光滑，但是如果你放在足够倍数的放大镜下，就可以发现， 原来它的表面也是坑坑洼洼的。
这是因为，纸都是由树木里的纤维素叠压而成的。树木直立，靠的就是纤维素和木质素相合后形成了坚硬强韧的复合体。所以，要提取纤维素，就要先把木质素除掉。
提取时，要在木材碎片中加入化学品，加以高温高压，把纤维素释放出来，得到木浆。有了木浆，经过晾晒，就可以得到糙纸，然后用漂白剂增白，涂上涂料，就变成了你手中的笔记纸。
纸张就像我们人一样，也是会老的。你看那些图书馆里的旧书，泛黄的纸张，透露着岁月的沧桑。甜甜的味道，散发着时光的记忆。
这是因为，有些纸张会有残留的木质素，这些木质素遇到光，会和空气中的氧发生化学反应，形成发色基。发色基越来越浓，就会让纸变黄。
如果这纸上曾为了光滑而涂过硫酸铝，硫酸铝就会使纸纤维和氢离子发生反应，让纸更脆更黄。而纸上散发的甜甜味道，是纸在老化过程中挥发的有机分子。
相片纸，是一种特殊的纸，它记载了我们曾经的岁月。有些时候，不是现实定义了你是谁，而是照片定义了你是谁。
一张纸，能成为照片，是因为光和纸上的化学物质发生了奇妙的变化，记录下了明暗和光影。
比如，一张黑白照片，就是白纸上涂上了溴化银和氯化银分子，在拍照片的瞬间，被拍者反射来的光线进入相机，照到了这张相纸上，于是溴化银和氯化银变成了结晶，在照片上留下斑点。这时，一定要注意避光，在暗房里用定影剂处理，否则，残余的氯化银会和光发生反应，出现曝光，让你功亏一篑。
书籍，是一摞纸加了封面。以前，人们也曾用石板、木板、壁画等方式记录文字。中国人发明了纸，让纸变成了书写的媒介，后来印刷术的发明，更是让书的大量快速复制成为可能。即便是进了数字时代，纸张依然还是我们保存记录的重要工具。
纸不但能记录信息，还能掩盖物品，这就是包装纸。包装纸让物品更为神秘，人为地制造了期待和兴奋。之所以选择纸来包装物品，是因为纸张里含有一定量的纤维素，不易撕裂，同时又能被随意折叠和弯曲。看那些美丽而抽象的折纸艺术，用的也是这样的特性。
发票和收据，也是一种记录信息的纸。不同于照片和笔记纸，多数收据类用纸并不要求长期保存，比如购物小票用的热敏纸，就是在纸上涂了一层酸剂，当纸受热时，酸剂和无色染料发生反应，染料变成黑色，就出现了字。但变黑的染料放久了会恢复无色状态，所以购物小票经常会有褪色现象。
2
卫生纸，是一种最普遍的纸，因为人人都要解决擦屁股问题。但是，为了这个擦屁股需求，人们每天要砍掉上万棵树来应对，而且用过就丢，还会堵塞马桶，实在不是什么科学方式。期待未来人类能发明出新的材料解决这个人类大问题。
纸袋，是我们买衣服时经常用到的。原本压平的纸袋，把底部一推，就挺立起来，优雅轻盈，如同舞者。但这种纸袋很脆弱，因为纸纤维干燥时会形成氢键，遇水就会消失，纸袋就破了。但是想一想，难道不是恰恰因为精美的脆弱，反而增加了时装的高级感吗？
杂志的封面纸，外观亮丽，触感光滑。纸张的重量、硬度和强度的大小，取决于造纸过程中的“上浆”程序。在上浆时，需要用化学添加物来降低纸张吸水能力、调节纸张白度等等，这些添加物和粘合剂会形成复合材料基质，从而决定纸张的重量、硬度和强度。
还有车票，最重要的是不易损毁，所以对硬度也会有更高的要求，这样才能经得起人为和机器的来回检验。
钞票无疑是最诱人的纸张，不过也是制作过程最复杂的纸张。对于钞票，最关键的无过于是防伪了。
为了防伪，钞票用的纸很特殊，它的材料不是一般的木质纤维素，而是纯棉，称为棉基纸。因为棉基纸遇水不易分解，而且还能让钞票发出清脆的响声，很有质感。棉基纸不含淀粉，遇碘不会变色，所以用碘笔就可以检测出钞票的真假。还有就是水印，虽然称为水印，但并不是水渍或墨痕，而是改变棉的密度，让不同位置的明暗程度不同，形成了特定的图案。
电子书，是数字时代特殊的“纸”。它的原理是使用了电子墨水，就是把墨水粒子染成一面黑一面白，两面是相反的电荷，通过电荷的不同，每个像素粒子显示出不同的黑白，从而最大程度地模拟了阅读纸质书的体验。
报纸从历史舞台渐渐的退出，情书被EMAIL和聊天工具的替代，或许是一种进步，也或许是一种遗憾。不管怎么样，我们都会去好好怀念它们的。
因为，纸虽然是碳的转化物，但它毕竟曾经是棵树。
3
混凝土的世界
建高楼，要在地上挖坑，用混凝土填地基才行。不过，要是有人问你，混凝土要多久才干？你知道吗？
实际上，混凝土永远不会干。正是因为混凝土和水发生了化学反应，形成了复杂的结构锁住了水分。所以，才能表面干燥，而且防水。
混凝土怎么制作出来的呢？
首先要制作水泥。用含有碳酸钙的石灰石、含有硅酸盐的岩石、富含铝和铁的矿石，经过1450摄氏度的高温，重新分裂重组，降温后就形成了水泥。
然后，在水泥中加入水形成凝胶。水的多少，会影响混凝土的强度，不能过于随意。
最后，把碎石块加入，让水泥里的原纤维互相交错，锁住水分和碎石，变成固体，就做出了混凝土。
有趣的是，古罗马人1000多年前就发明了混凝土，但他们用的“水泥”是天然的火山灰。
混凝土可以随意塑形，让建筑师迸发的灵感得以实现，但它也有缺陷，就是容易断裂。这一缺陷，直到欧洲工业时代，才得以改变。因为，出现了钢筋混凝土。
钢筋混凝土是法国园艺家莫尼耶发明的。他用便宜的混凝土花盆代替脆弱昂贵的陶瓦花盆，总是发生龟裂，于是就试着在混凝土里加入钢圈，没想到两者居然是天造一对，膨胀系数几乎相同，可适应不同气温，避免断裂。如今，它已经成了最理想的建筑材料。
钢筋混凝土不仅价格便宜，坚固耐用，而且能快速造房。根据楼层大小形状搭好版模，架好钢筋，然后从版模顶部灌注混凝土，只用一天就可以盖好一层楼。想想看，迪拜高达828米的世界第一高楼，仅仅用了五年时间。要放古代，这种巨型建筑，怕是要上百年去了。
科学家们还发明了一种自愈合混凝土。在混凝土中掺入巴氏芽孢杆菌和淀粉，来养护建筑，防止裂痕、渗水和钢筋生锈。还有一种“水泥帆布”，是用混凝土制成的布料。在救灾时只要空投几筒，人们就可以加上水搭建临时住所了。
不过，也有人诟病混凝土的丑陋。但不管怎么说，它都是我们如今建筑文明的基石。
4
说完“丑陋”的混凝土，我们不妨加点餐，讲讲“美味”的巧克力。
巧克力虽然是固体，但却有个最大的特点，就是入口即化。这是因为它含有的可可脂结晶，熔点和人的体温接近，只要接触人体就会融化。从固体变成液态的过程，称为“相变”，是因为你的舌头提供了能量，能量打破了结晶之间的原子键，于是巧克力就融化了。
可可脂的主要成分是甘油三酯分子，可以不同密度的堆栈形成不同口味的结晶。因此，控制密度，就能控制巧克力的口味。
黑巧克力是由50%的可可脂、20%的可可粉和30%的糖组成的，虽然糖的含量已经很多，但因为可可粉会释放大量苦涩的咖啡因和可可碱分子，所以甜味被掩盖了。
热巧克力和咖啡、茶一样，要趁热喝，因为香气分子会很快蒸发掉。而固体巧克力里，锁了600多种不同的香气分子，只有你放入口中时，才会释放出来。
巧克力是可可豆做成的。作者曾专门跑到洪都拉斯的一家可可园去考察。可可园很美丽，就像《查理和巧克力工厂》里的景象一样奇幻。但可可豆的味道和巧克力可是完全不同。
要用可可豆制成巧克力，先要让可可豆发酵发生酯化反应，转化出巧克力味道。这个过程有大量可调控变量，所以你吃到的每一块巧克力都会不一样。就像《阿甘正传》里所说的： “生活就像一盒巧克力,你永远不知道下一块会是什么味道。”
另外，还有人将可可豆晒干和烘焙来得到土味、坚果味和某种鲜味，或者把可可豆磨成细粉来得到口感润滑的热可可。改良到一定程度，就产生了可可脂、可可粉和糖三种成分的分离，通过独立控制它们，就能创造出不同滋味的巧克力。于是，庞大的巧克力产业也就诞生了。
巧克力让人上瘾，主要因为里面含有少量咖啡因和可可碱、大麻素这样的兴奋剂。科学家还专门做过实验，发现巧克力会导致心跳加速、刺激大脑。
巧克力是能量食品，脂肪和糖含量很高。但它是不是健康食品，争议很多。有人说可可脂是饱和脂肪，会让人容易患上心脏病，有的研究则表明人体会把这种饱和脂肪转化从哼不饱和脂肪。还有研究说，少量黑巧克力会延年益寿，但过量会导致肥胖。
但总体上，科学家们还是认为，适当食用巧克力还是对健康有好处的。
巧克力艺术
（未完待续）
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