2019-05-21

現代冰箱為什麼誕生得比量子力學還晚?

人類通過哈伯太空望遠鏡能看到距離我們100億光年那麼遙遠的銀河系,卻無法得知地球數千米之深的海底世界。

科學帶來的錯覺,往往使人難以理解。可這個老調重彈的例子,實在是毫無新意。但你一定想不到的是,如今最普遍使用的現代冰箱,居然誕生於偉大的 Quantum mechanics 量子力學之後!

採取電力運行的電熱冰箱,其問世時間竟比原子彈還晚了許多年!

Einstein 愛因斯坦
Einstein 愛因斯坦

更鮮明的對比是,1905年愛因斯坦就創立了狹義相對論理論;而1910年世界第一台壓縮式製冷的家用冰箱才在美國問世,1939年冰箱才開始大規模進入一般家庭。

世界第一台壓縮式製冷家用冰箱
世界第一台壓縮式製冷家用冰箱

試想一個偉大的科學家,研究出了宇宙時空的運轉規律,卻喝不到一瓶冰鎮涼爽的可口可樂!

每當想到這個,小編就覺得無言,生在21世紀的我們,實在太幸福了!

冰箱的誕生,為什麼這麼晚呢?這是因為人類在冰箱原理上,走了長達千年的彎路。人們頑固地認為,要保持長久的低溫,就必須把冰冷的東西好好地保護起來,杜絕熱交換。

早在儒家經典十三經之一的《周禮‧天官‧凌人》就有「祭祀共(供)冰鑒」的記載。

戰國銅冰鑒,戰國時期歷史文物,出土於1978年湖北隨縣曾侯乙之墓
戰國銅冰鑒,戰國時期歷史文物,出土於1978年湖北隨縣曾侯乙之墓

冰鑒,其實就是一個用來放冰的盒子,先把冰放在裡面,然後再將食物放在冰的中間,以達到食物防腐和保鮮作用,這是人類使用最早的冰箱雛形。

之後,隨著城市的發展和人們的生活所需,人們開始漸漸意識到,只用隔熱來保持低溫,是一條註定不會成功的死路。就算是有再強大的隔熱功能,低溫保持再久,也不可能永遠依靠冰塊來維持長久的冷凍狀態。

炎炎夏日,哪來那麼多冰塊可用啊!

終於,一位名叫雅可比‧帕金斯的工人,像偉大的瓦特一樣,觀察到了液體揮發能夠降溫的科學原理,他隨即發明了世界上第一台製冷機。

在隨後的幾十年裡,善於探索的科學家們,費盡心思製造出了若干個冰箱原型,但一直到科學家們成功掌握了冰箱所需要的隔熱和迴圈的精確平衡,這一科技產品才算完全得以推廣。

人類對冰箱的探索之路,從單純的依靠隔熱維持低溫,到明白依靠液體揮發創造低溫,再到成功地實現最大效果的隔熱,最終才得以實現冰箱的常態運轉和小型化量產。

而這其中,偉大的新型隔熱材料:氣相二氧化矽,功不可沒。

氣相二氧化矽,因結構特殊,成為真空隔熱材料中的絕佳芯材,發揮著絕熱體的作用,但同時也為隔熱板提供保護,避免出現真空作用後的凹陷。

比如,在德國贏創工業集團所發明的材料中,一種基於AEROSIL®隔熱材料的真空隔熱板早就廣泛應用於冰箱製造業,並成為冰箱節能的秘笈。不同於傳統的隔熱材料,它比傳統隔熱材料要薄很多,且能夠達到傳統隔熱材料約8到10倍的保溫值。在實際應用中,這項性能也意味著大幅減少耗能,同時增加冰箱內部的可利用空間。

其實,從科學原理上來講,AEROSIL®材料的工作原理與雙層保溫外殼很相似。

它被真空包裝並密封在一個具有絕佳的氣密性和防水性多層薄膜之中,讓本來隔熱性能就很好的AEROSIL®效率,增強至5倍,進而有效地阻止隔熱材料中的熱傳導現象。

到現在,氣相二氧化矽已經無處不在。

除了作為隔熱板應用於電器、建築等行業;還因其能夠實現觸變性、低吸濕性、機械穩定性和流變性能的優勢存在於電子產品、化妝品、浴缸等生活類產品中。

我們甚至可以說,沒有它許多事情都將無法想像,人類的每一個偉大的進步,背後都是全球科技的共同進步和集體發展。