在這個領域,一次犯錯可能下半輩子……不愁吃喝

在這個領域,一次犯錯可能下半輩子……不愁吃喝


他犯了很多錯,但他犯錯的方向是好的,因此最終得到了正確答案。我試著模仿他,卻發現犯“好”錯很難。

——志村五郎



文 / 巴九靈


在這個領域,一次犯錯可能下半輩子……不愁吃喝


試想一下,假如全世界的玻璃都消失了,會是怎樣一副情景?


首先,玻璃杯沒了,可以用瓷杯、金屬杯,問題不大。


然後,玻璃窗(包括車窗)、玻璃牆沒了,小塊的還能用有機玻璃替代,大面積的就不行了。防風與透光難以兼得,事情開始變得糟糕。


接著,玻璃鏡子沒了,只好改用亞克力鏡子(不耐磨),或者硬核一點,改用鏡面拋光鋼板吧。


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你想用手機的前置攝像頭當鏡子?不好意思,光學透鏡沒了,這意味著攝像頭、眼鏡、望遠鏡、顯微鏡、投影儀都沒了。其中一小部分可以用CR-39樹脂替代,但是它的應用場景有限。


最後,玻璃屏幕也沒了,百億塊手機屏、電視屏、電腦屏隨之消失……我們可以改用塑料薄膜,例如老式手機、Kindle,乃至近年的柔性屏的屏幕基板就是塑料的,但是光學性能、硬度都不及玻璃,體驗大幅下滑。


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其實玻璃家族還有玻璃纖維,沒了它,很多製造業都會有點麻煩。


這樣看來,玻璃簡直是文明之光,人類不能沒有玻璃。


有一件文物佐證了這一點。它是杭州博物館鎮館之寶,中國195件禁止出境的文物之一,名為戰國水晶杯。看起來像一個平平無奇的玻璃杯,其實是由整塊天然水晶雕刻、打磨而成。


兩千年前的中國,這樣的酒杯只此一個。


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但是拋開文物價值,這樣一件耗費大量人力物力,只能供極少數人使用的透明酒杯,現在可以用玻璃做數億個,更透亮、更多樣式,摔碎了不心疼。如果說有普惠金融、普惠教育,那這就叫“普惠杯子”。


今天我們不是要讚美玻璃,而是要讚美各行各業背後的基礎支撐——材料科學。


材料科學的第一大貢獻就是普惠,讓許多平平無奇的原材料(比如砂子),變成了高精尖的玩意兒(比如液晶屏),走進尋常百姓家。


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材料科學的第二大貢獻,就是它的創立初衷——提升性能。一個最直觀的案例是撐杆跳,世界紀錄的刷新一直與撐杆材質的變化息息相關。


20世紀初,撐杆跳仍在使用硬木杆,男子世界紀錄是3米多;之後改用竹竿,世界紀錄突破4米——這是使用天然材質的階段。


能不能更給力一點?


竹竿易斷,有人改用鋼杆;鋼杆太沉,1950年代出現了鋁合金杆,世界紀錄隨後達到4.8米——這是使用金屬材質的階段。


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能不能再給力一點?


1960年代,玻璃纖維杆問世,更輕、更韌、更有彈性,世界紀錄開始瘋狂攀升。前蘇聯、烏克蘭選手謝爾蓋·布勃卡,35次刷新室內、室外撐杆跳紀錄,創下6.15米的奇蹟——要是玻璃消失了,連撐杆跳都要打回原形。


能不能……再給力一點?


2014年,保持了21年的男子室內撐杆跳世界紀錄再次被刷新,因為選手們有了更給力的工具——碳纖維杆,在玻璃纖維外面再加一層碳纖維。


女子撐杆跳這邊,伊辛巴耶娃28次刷新世界紀錄,也是因為有一件“趁手的兵刃”。


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當然,不同於撐杆跳,大部分行業的材料創新是悄無聲息地迭代。我們乘坐的飛機,雖然型號始終是波音7X7,空客A3X0,但在同一機型之下,飛機一直在進化。


早年,飛機機身大量使用鋁材,結實、柔韌、輕盈。可是金屬有一大缺點——會疲勞,多次受力後可能突然斷裂,極端溫度下問題更嚴重,這就給飛行帶來了巨大隱患。


於是兩大飛機公司開始使用新材料,例如波音的碳纖維增強鈦合金TiGr、空客的玻璃纖維增強鋁合金GLARE等等,更輕(更省油)、更高強度、更耐疲勞。


初代空客A380只有不到5%的複合材料,如今是25%。空客A350 XWB更是由超過50%的複合材料製成,比同等大小的鋁製飛機省油四分之一。


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中國的C919作為後來者,複合材料佔比11.5%。副總設計師章駿說,民機技術發展分為三方面:一是航空發動機,二是飛機主要系統,三是材料技術。不難想見,等複合材料技術上去了,整機應用比例會更高。


但普通消費者,只會注意到坐飛機從上海去深圳是不是更快了,至於飛機是不是更結實、更省油,乃至機身用了多少複合材料,他們不會知道。


他們只會注意到手機速度是不是更快了,至於手機芯片是14nm還是7nm工藝製程,乃至製造芯片的關鍵材料光刻膠有什麼提升,他們不會知道。


材料科學就這麼默默攀過一個個新高峰,創造一個個新紀錄,為實際應用打好基礎。


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破紀錄的研究成果卻經常用不上。


材料科學領域,實驗室創新與商業應用交替推進。有時候研究成果找不到應用場景,或是生產成本降不下來,就只能躺在實驗室裡等。


這就不得不提到康寧,一家美國玻璃和陶瓷材料公司,還曾為愛迪生的燈泡提供玻璃罩。


1962年,康寧開發出一種名為Chemcor的鋼化玻璃(含鉀鋁硅酸鹽玻璃),比普通玻璃更薄、更輕,強度卻極高,不過價格也高。


Chemcor是作為汽車擋風玻璃研發的,但當時沒有強制性的擋風玻璃安全標準,汽車廠商不願選用這種昂貴的產品。


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營銷部門另尋其他用途也沒能實現,幾年之後項目不得已擱置了,前後投入4200萬美元,成為康寧公司史上“最大的、最昂貴的一次失敗”。


直到2005年,喬布斯找到康寧,要為新手機尋找一塊高硬度、防刮花的玻璃屏。風雲際會,如魚得水,康寧把早已停產的Chemcor翻了出來,重啟實驗,推出了大猩猩玻璃屏。


如今,康寧大猩猩玻璃屏已經出了6代,覆蓋全球50億臺電子設備。液晶屏幕玻璃也成了康寧最賺錢的業務。


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材料的發明與應用,就是這樣充滿跨界與意外,一次皆大歡喜的成功背後,可能有上千次令人沮喪的失敗,而失敗又有可能蘊藏著成功。


1969年,一家名為戈爾的電線電纜公司,創始人父子著手研究聚四氟乙烯(PTFE)的絕緣工藝,一個失誤操作,把加熱後的PTFE拉伸過度了。


父子倆發現,過度拉伸的PTFE,排斥液態水,卻允許水蒸氣通過,換句話說:防水又透氣。他們將這種材料取名為Gore-Tex。


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戶外愛好者們,看到這個名字多半會心一笑。這是目前最出名的一種防水面料,不僅用於衣物,也用於醫療、電子等領域。


半個世紀過去了,戈爾公司年營收30億美元,在職員工近萬人,至今受益於那一次經典的失誤。


全人類也受益於那一次次的成功和失誤。


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距離吳老師寫下《去日本買只馬桶蓋》,已經過去近五年了。五年裡,中國製造和中國消費者都發生了巨大變化:我們進行了供給側改革,越來越重視高新科技和環境保護;同時新中產強勢崛起,定義了新的審美與消費偏好。


幾天前的年終秀上,吳老師回顧馬桶行業時說:曾經,一個行業的年複合增長高達44%,會發生什麼?無數企業會湧進來,打成本戰、規模戰,打成價格紅海;而現在,這個行業四年新增了106項中國式創新,硬科技催生慢哲學。


材料創新和跨界也在繼續,同樣的東西,用戶體驗卻在升級。過去100多年我們用的馬桶都是陶瓷的,如今松下衛浴竟然用有機玻璃製造智能馬桶,並在剛過去的12月底推出了愛樂諾L150系列。


從供給側來看,有機玻璃的生產效率更高,陶瓷的成品率是60%-80%,而有機玻璃的成品率是99%;有機玻璃更環保,生產過程中的汙染相對於陶瓷較小;報廢后可以熱降解,而陶瓷報廢后只能掩埋。


從消費端來看,有機玻璃材料上不易附著水垢,因此更防汙;同時,有機玻璃相比陶瓷有更強的可塑性,能夠讓便器一體成型、減少縫隙,清潔起來更加方便,也有更多色彩可供選擇。


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材料進步就是這樣,小步迭代,而非革命式的,在你我不經意間改進。當時習以為常,十年之後回望,發現我們的生活煥然一新。同樣的產品,我們對它的要求已從“能用就行,要啥自行車”變成了“能不能再給力一點”。


能不能再給力一點?


無數美好的產品,包括這款不一樣的松下衛浴愛樂諾L150全自動清洗便器,就是回答。


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本篇作者 | 貓有藥師 | 當值編輯 | 麻醬

責任編輯 | 何夢飛 | 主編 | 鄭媛眉 | 插圖 | 南柯一客


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