На чем только не писало человечество! Скалы, стены пещер, деревянные, глиняные и каменные таблички, бронзовые столбы… Может быть, благодаря последним, возникла пословица про то, что не каждый топор справится с написанным. Но ни один из этих материалов не удовлетворял потребности в письменности. До тех пор, пока не изобрели бумагу.
Изобретение технологии изготовления бумаги в Китае долгое время приписывали Цай Люню, императорскому сановнику. По крайней мере, это именно он первым подал императору Китая прошение о повсеместном внедрении его бумаги. Ученый сановник особым образом смешал пеньковые и тутовые волокна, золу, воду, матерчатые лоскуты, выложил их в форму, разровнял так, как это делали производители пергамента и папируса. Император утвердил прошение. Так и получилось, что хотя подобный материал в Китае делали задолго до прошения сановника, изобретение бумаги приписывают именно ему.
Технология изготовления бумаги совершенствовалась в каждой стране, и со временем бумага стала самым популярным, хотя не очень качественным материалом.
В 1770 году фабрикант Ватман смог создать установку, избавившую готовую бумагу от следов формы, в которой ее сушили. Через 30 лет во Франции построили первую бумагоделательную машину. С той поры бумага стала известна повсеместно и перестала быть дефицитом.
Сегодня технология изготовления бумаги отработана до мелочей и состоит из нескольких этапов.
На первом этапе подготавливают исходное сырье. Рубят сосны и ели, нарезают их на брусья, ошкуривают на специальных машинах при помощи метода сухого окаривания. Очищенные от коры брусья измельчают до состояния щепы.
Второй этап - изготовление полуфабриката. Технология изготовления бумаги подразумевает, что в древесно-масных цехах тщательно подготовленную щепу растирают на дефибрерах, превращая ее в древесную массу. В этих же цехах массу отбеливают и сгущают.
На третьем этапе древесную массу и термомеханическую массу смешивают, добавляют целлюлозу, сортируют, снова отбеливают и только после этого отправляют в машину для производства бумаги. На сетках этих машин формируется полотно, из которого прессы отжимают воду. Затем бумагу сушат в цилиндрах, делают более гладкой при помощи каландровых валов, наматывают на накатные валики, режут на нужные форматы.
Такая технология изготовления бумаги имеет только один недостаток: она сильно сокращает количество древесины на Земле.
Каждый этап промышленного изготовления бумаги имеет свое название.
- Предварительная обработка или аккумулирование. Сырье измельчается, смешивается с наполнителями, красящими или отбеливающими веществами, поступает в накопительный мешальный бассейн, задача которого - обеспечить бесперебойную работу бумагоделательных машин.
- Рафинирование, т.е. выравнивание структуры бумажной массы.
Сегодня некоторые страны (в частности, Япония) для сувениров изготавливают бумагу вручную. Она своеобразно выглядит, дорого стоит, но считается отличным подарком.
Мало кто знает, что изготовить бумагу можно…дома.
Домашняя технология изготовления бумаги
1. Измельчаем отработанную бумагу (салфетки, газеты и пр.), заливаем водой, взбиваем миксером, пока не получится равномерное «тесто».
2. Добавляем клей, перемешиваем, выкладываем в лоток из сетки, покрытый марлей. Отжимаем руками, выравниваем, накрываем марлей и кладем пресс.
3. Оставляем на несколько дней, постоянно переворачивая для равномерного оттока влаги.
Такая домашняя бумага не будет отличаться особой красотой, но будет вполне пригодна для сувенира, особенно сделанного детьми.
Это не единственный, но самый простой способ изготовления бумаги дома.
Каждый год или десятилетие появляется всё больше учёных и изобретателей, которые дарят нам новые открытия и изобретения в различных областях. Но есть такие изобретения, которые, однажды изобретённые, самым огромным образом меняют наш образ жизни, двигая нас на пути прогресса вперёд. Вот лишь десятка великих изобретений , изменивших мир, в котором мы живём.
Список изобретений:
1. Гвозди
Изобретатель: неизвестен
Без гвоздей наша цивилизация наверняка бы рухнула. Точную дату появления гвоздей установить сложно. Сейчас приблизительная дата создания гвоздей находится в эпохе бронзового века. То есть очевидно, что гвозди не могли появиться раньше, чем люди научились отливать и формировать металл. Раньше деревянные конструкции приходилось возводить по более сложным технологиям, используя сложные геометрические конструкции. Теперь же процесс строительства значительно упростился.
До 1790-х и начала 1800-х годов железные гвозди делались вручную. Кузнец нагревал квадратный железный прут, а затем бил его с четырех сторон, чтобы создать острый конец гвоздя. Машины для изготовления гвоздей появились между 1790-ми и ранними 1800-ми годами. Технология изготовления гвоздей продолжала развиваться; После того как Генри Бессемер разработал процесс массового производства стали из железа, железные гвозди прошлых лет постепенно теряли популярность, и к 1886 году 10% гвоздей в США были созданы из мягкой стальной проволоки (по данным Университета Вермонта). К 1913 году 90% гвоздей, произведенных в США, были изготовлены из стальной проволоки.
2. Колесо
Изобретатель: неизвестен
Идея о симметричном компоненте, движущемся в круговом движении по оси, существовала в древней Месопотамии, Египте и Европе раздельно в разные периоды времени. Таким образом, нельзя установить, кто и где именно изобрёл колесо, но это великое изобретение появилось в 3500 году до нашей эры и стало одним из самых важных изобретений человечества. Колесо облегчило работу в областях земледелия и транспорта, а также стало фундаментом для других изобретений, начиная от карет и заканчивая часами.
3. Печатный станок
Йоханнес Гутенберг изобрел ручной печатный станок в 1450 году. К 1500 году в Западной Европе было напечатано уже двадцать миллионов книг. В 19-м веке была произведена модификация, и железные детали заменили деревянные, что ускорило процесс печати. Культурная и промышленная революция в Европе была бы невозможной, если бы не скорость, с которой типография позволяла распространять документы, книги и газеты для широкой аудитории. Печатный станок позволил развиться прессе, а также дал возможность людям самообразовываться. Политическая сфера также была бы немыслима без миллионов копий листовок и плакатов. Что уже говорить о государственном аппарате с его бесконечным числом бланков? В общем, то поистине великое изобретение.
4. Паровой двигатель
Изобретатель : Джеймс Уатт
Хотя первая версия парового двигателя относится к III веку н.э., только в начале XIX века с пришествием индустриальной эпохи появилась современная форма двигателя внутреннего сгорания. Потребовались десятилетия проектирования, послчего Джеймс Уатт сделал первые чертежи, согласно которым сжигание топлива высвобождает высокотемпературный газ и, расширяясь, тем самым оказывает давление на поршень и перемещает его. Это феноменальное изобретение сыграло решающую роль в изобретении других механизмов, таких как автомобили и самолеты, которые изменили лицо планеты, на которой мы живем.
5. Лампочка
Изобретатель: Томас Алва Эдисон
Изобретение лампочки развивалось в течение 1800-х годов Томасом Эдисоном; ему приписывают звание главного изобретателя лампы, которая могла гореть 1500 часов без выгорания (изобрёл в 1879 году). Идея самой лампочки Эдисону не принадлежит и высказывалась многими людьми, но именно он сумел правильно подобрать материалы, чтобы лампочка горела долго и стала дешевле свечек.
6. Пенициллин
Изобретатель: Александр Флеминг
Пенициллин был случайно обнаружен в чашке Петри Александром Флемингом в 1928 году. Препарат пенициллина представляет собой группу антибиотиков, которая лечит несколько инфекций у людей, не нанося им вреда. Пенициллин массово производился во время Второй мировой войны, чтобы избавить военнослужащих от венерических болезней и все ещё используется как стандартный антибиотик против инфекций. Это было одно из самых известных открытий, сделанных в области медицины. Александр Флеминг получил в 1945 году Нобелевскую премию, а газеты того времени писали:
«Для разгрома фашизма и освобождения Франции он сделал больше целых дивизий»
7. Телефон
Изобретатель: Антонио Меуччи
Долгое время считалось, что первооткрывателем телефона является Александр Белл, но в 2002 году Конкгресс США постановил, что право первенства в изобретении телефона принадлежит Антонио Меуччи. В 1860 году (на 16 лет раньше Грэхема Белла) Антонио Меуччи продемонстрировал аппарат, который бал способен передавать голос по проводам. Свой изобретение Антонио назвал Телектрофон и подал заявку на патентование в 1871 году. Это положило начало работе над одним из самых революционных изобретений, которым обладает почти каждый на нашей планете, держа его в своих карманах и на столах. Телефон, который позже также развивался как мобильный телефон, оказал на человечество жизненно важное влияние, особенно в области бизнеса и коммуникации. Расширение слышимой речи изнутри одной комнаты на весь мир — это свершение, не имеющее себе равных до сегодняшнего дня.
8. Телевидение
Зворыкин с иконоскопом
Изобретатель: Розинг Борис Львович и его ученики Зворыкин Владимир Константинович и Катаев Семён Исидорович (не признан, как первооткрыватель), а также Филон Фарнсуорт
Хотя изобретение телевидения не может быть приписано одному человеку, большинством людей признаётся, что изобретение современного телевидения было заслугой двух людей: Владимира Космы Зворыкина (1923) и Филона Фарнсуорта (1927). Здесь необходимо отметить то, что в СССР разработкой телевизора по параллельной технологии занимался Катаев Семён Исидорович, а первые эксперименты и принципы работы электрического телевидения описал и вовсе Розинг ещё в начале 20-го века. Телевидение было также одним из величайших изобретений, которые были развиты от механического до электронного, от чёрно-белого к цветному, от аналогового к цифровому, от примитивных моделей без пульта к интеллектуальному, а теперь и вовсе к 3D-версиям и маленьким домашним кинотеатрам. Люди обычно проводят около 4-8 часов в день, смотря телевизор, и это сильно повлияло на семейную и социальную жизнь, а также изменило нашу культуру до неузнаваемости.
9. Компьютер
Изобретатель: Чарльз Бэббидж, Алан Тьюринг и другие.
Принцип современного компьютера впервые был упомянут Аланом Тьюрингом, а позже был изобретен первый механический компьютер в начале 19 века. Это изобретение действительно совершило удивительные вещи в большем количестве сфер жизни, в том числе философию и культуру человеческого общества. Компьютер помог взлететь высокоскоростным военным летательным аппаратам, вывести космический корабль на орбиту, контролировать медицинское оборудование, создавать визуальные образы, хранить огромное количество информации и улучшил функционирование автомобилей, телефонов и электростанций.
10. Интернет и всемирная паутина
Карта всей компьютерной сети на 2016 год
Изобретатель: Винтон Серф и Тим Бернерс-Ли
Интернет был впервые разработан в 1973 году Винтоном Серфом при поддержке Агентства перспективных исследований Министерства обороны США (ARPA). Его первоначальное использование состояло в том, чтобы обеспечить сеть связи в исследовательских лабораториях и университетах в Соединенных Штатах и расширить сверхурочную работу. Это изобретение (наряду со Всемирной паутиной) было главным революционным изобретением XX века. В 1996 году через Интернет в 180 странах было подключено более 25 миллионов компьютеров, а теперь нам пришлось даже переходить на IPv6, чтобы увеличить число IP-адресов, так как IPv4-адреса полностью исчерпались, а их было порядка 4.22 миллиарда.
Всемирная паутина, как мы знаем, впервые была предсказана Артуром Кларком. Однако изобретение было сделано 19 лет спустя в 1989 году сотрудником ЦЕРН Томом Бернерсом Ли. Сеть изменила наше отношение к различным областям, включая образование, музыку, финансы, чтение, медицину, языку и т. д. Сеть потенциально превосходит все великие изобретения мира .
Согласно сообщениям письменных источников бумага была изобретена в Китае в I в. н.э. Традиция донесла до нас имя изобретателя - им был придворный китайского императора Цай Лунь. Свое изобретение («чжи») он получил, используя в качестве сырья кору деревьев и коноплю, тряпье и рыбацкие сети, и в 105 г. представил бумагу императору. Однако известим образцы бумаги более древние, чем эпоха Цай Луня: написанные на них рукописи обнаружены во время раскопок в китайской провинции Шэньси, они датирована II-I вв. до н.э. Сырьем для бумаги здесь служила конопля. Поэтому специалисты полагают, что бумага значительно древнее изобретения Цай Луня. Прообразом ее можно считать войлок, с древнейших времен употреблявшийся кочевыми народами.
Считается, что в Европу бумагу завезли арабы. По легенде, секрет изготовления бумаги арабы получили у китайцев после победы в битве на реке Тхерез в Туркестане в 751 г. Этот секрет якобы раскрыли победителям пленные. Во всяком случае, во 2-ой половине VIII в. было начато производство бумаги в Самарканде. Уже в 794 г. халиф Гарун- аль-Рашид в своей канцелярии ввел употребление бумаги. С конца VIII - начала IX вв. бумагу производили в Багдаде, Дамасске, несколько позже - в Египте. Арабы усовершенствовали и технологический процесс: вместо ручного песта для размельчения сырья стали использовать жернов, который приводили в движение сначала вручную, потом с помощью верблюдов и волов и, наконец, падающей воды. Так появились бумажные мельницы.
В Западной Европе долгое время ходила легенда о том, что бумагу изобрел католический монах, который, борясь с искушениями, сжевал собственную рубаху и швырнул ее в печь, а потом, отодрав от печки высохшую нашлепку, убедился в ее пригодности для письма. Несмотря на свою образность, эта легенда не выдерживает никакой критики. Не вызывает сомнений, что секрет изготовления бумаг и заимствован европейцами у арабов. Первое в Европе бумажное производство появилось на территории арабской Испании, в городе Хатива, в XI в. Древнейшая европейская рукопись написана на арабской бумаге - это Требник XI в., созданный в Испании. Уже в XIII в. бумажные мельницы существовали в Италии. Считается, что в середине XIII в. бумажное производство возникло в итальянском городе Фабриано и оттуда стало распространяться по всей стране. Так, в XIV в., когда в Фабриано работало уже 40 бумажных мельниц, бумагу изготавливали также в Болонье, Парме, Падуе, Турине.
В Италии окончательно сформировался и технологический процесс изготовления бумаги. Сырьем для бумаги служило льняное и хлопчатое тряпье. Чем более ветхими и изношенными были тряпки, тем тоньше получалась бумага. Тряпки резали на лоскутки, вымачивали и варили с добавлением извести для удаления красок, жира и грязи. Воду при этом неоднократно меняли. Далее влажное тряпье выдерживали по несколько недель в каменных подвалах или просто в кучах.
В это время тряпье бродило и расслаивалось на волокна, после чего его толкли до образования однородной густой массы. Таким образом, сырье проходило и механическую, и химическую обработку. Толкли тряпье в деревянной толчее деревянными же пестами. По трубам в толчею постоянно поступала чистая вода, а из решетки на дне толчеи утекала грязная. Так происходило промывание и отбеливание сырья. Именно по этой причине бумажные мельницы строились вдали от больших населенных пунктов - нужна была чистая вода.
Считалось, что от чистоты поступаемой в толчею воды напрямую зависит качество выделываемой бумаги. Поэтому поступающую в толчею воду иногда (в частности, в XVII-XIX вв.) очищали специальными фильтрами. Суть толчеи, изобретенной итальянцами, состоит в том, что в ней несколько пестов соединялись с жерновом, который вращался силой воды и приводил песты в движение. Со временем песты стали оковывать железом, что делало весь механизм более долговечным.
Первое описание бумажной мельницы привел в своей книге, выпущенной в 1607 г., архитектор города Падуи Витторио Цонка. Полученную однородную массу наливали в чан, из которого ее зачерпывали специальным черпаком с плоским сетчатым днищем. Вода спекала через дно, и на днище ровным тонким слоем осаживалась бумажная масса. После высыхания из нее получался лист бумаги. Европейские бумагоделатели усовершенствовали и черпальную форму - рамку с сетчатым дном. Основу ее составляли поперечные плетеные проволоки, так называемые понтюзо (от франц. pontuseau), в которые вплетались более частые продольные проволоки вержеры (от франц. vergeures). Понтюзо составляли каркас сетки, не позволяя ей прогибаться, так как бумажная масса должна была одинаково равномерно растекаться по всему дну формы. Это обеспечивало одинаковую толщину листа бумаги. Для упрочения конструкции понтюзо поддерживали специальные деревянные рейки шпангоуты. В разное время использовали различные способы плетения сетки. В ранний период вержеры были массивные, а редкие понтюзо лишь поддерживали их снизу и слабо отпечатывались на листе.
Позже понтюзо представляло собой две сплетенные проволоки с вплетенными между ними вержерами. Такие понтюзо в нескольких местах копились к шпангоутам. Со временем проволока в местах крепления прогибалась, что отражалось на неравномерности распределения бумажной массы по листу. Большее распространение получило другое понтюзо - более массивная, чем вержеры, проволока, к которой другой, более тонкой проволокой крепились вержеры. На бумаге такие понтюзо не оставляли отпечатка, отпечатывалось только их плетеное крепление к вержерам. Технические подробности, касающиеся изготовления черпальной фирмы, имеют значение для вопроса о сроке службы одной формы. Считается, что при повреждении плетеного понтюзо вся форма становилась непригодной, ее следовало целиком переплетать. Средний срок службы одной формы, по мнению исследователей, исчислялся примерно двумя годами.
Сетка формы отпечатывалась на листе бумаги и хорошо видна на просвет, В местах, где отпечатаны проволочные конструкции сетки (вержеры и понтюзо), бумага более тонкая, поэтому рисунок сетки виден на просвет светлым контуром. Это напоминает намоченную бумагу, которая на просвет более прозрачна, чем не намоченная. Отсюда появилось наименование отпечатка листоотливочной сетки - водяной знак . Другой термин, обозначающий тот же отпечаток - филигрань (от лат. filum - нитка и granum - зерно) - возник по аналогии с ювелирной техникой плетения из проволоки (древнерусское название этой техники - скань). До настоящего времени оба термина существовали параллельно и являлись синонимами. Недавно Л.П. Богданов предложил филигранью называть отпечаток сетки в целом, а водяным знаком - только отпечаток маркировочного знака.
Исследователями установлено, что черпальщик работал поочередно с двумя формами. Это связано с технологическими особенностями листоотливочного процесса. После того, как бумажная масса зачерпнута формой и выровнена на ее сетчатом дне топким слоем, из формы должна вытечь вода. Только после этого лист можно вынимать. Пока стекала вода из одной формы, черпальщик работал с другой.
Листы, отлитые с двух разных, но очень близких между собой форм, часто чередуются в рукописях и печатных книгах. По всей видимости, это и есть параллельно используемые формы. Они называются парными формами . Есть сведения и об использовании форм, рассчитанных на изготовление двух или трех листов. В этом случае в книжном блоке будут чередоваться не две, а четыре или шесть близких филиграней.
Со второй половины XIII в. итальянские бумагоделатели стали метить свои формы маркировочными знаками. Такой знак гнулся из проволоки на специальном шаблоне, который представлял собой ряд металлических штырьков или гвоздей, зафиксированных (вколоченных) по контуру знака. Знаки парных форм изготавливались по одному шаблону и поэтому, как правило, отличаются друг от друга незначительно. Поскольку знак крепился проволокой на сетке, то по расположению относительно понтюзо, а также по незначительному несовпадению контура можно различить знаки парных форм. Начиная с XVII в. кроме основного маркировочного знака на сетке стали вводить дополнительный - контрамарку , которая часто представляет собой инициалы владельца бумажной мельницы или названия фирмы.
После того, как вода из сетки стекала и бумажная масса слегка подсыхала, получившийся таким образом лист вынимали из формы. В более позднее время это делали при помощи суконной прокладки, к которой незастывший еще лист прилипал лучше, чем к металлической сетке. Из снятых с сеток сырых листов формировали стопку, прокладывая каждый лист сукном. В таком виде листы прессовали, отжимая из них оставшуюся влагу. Затем листы вывешивали для просушки в специально отведенных для этого помещениях - на чердаках или в сушильнях. Помещение дли сушки бумаги должно было иметь незастекленные окна для постоянной циркуляции воздуха. Для устранения короблений высушенные листы прессовали еще раз, проклеивали, окуная в раствор животного клея, и под прессом отжимали остатки клея. После просушки бумага была готова к употреблению.
Готовые листы бумаги упаковывались в пачки, называвшиеся в России XVI XVII вв. стопой и дестью. Стопа содержала 480 листов или 20 дестей, десть - 24 листа. Термин десть имеет два толкования. Его сближают с персидскими словами dest - рука, что может указывал» на формат, и deste - связка, пучок, стопка. Видимо, в последнем значении этот термин использовался для обозначения пачки бумаги. Впервые термин «десть» зафиксирован в 1494 г. на территории Великого княжества Литовского (в описи Троицкого Слуцкого монастыря).
В России его употребление прослеживается с начала XVI в. (грамота тверского епископа Нила русскому послу в Турции ВА. Колобову о поминках (подарках) для константинопольского патриарха Пахомия, около 1515 г.). Есть сведения, что на бумажных мельницах продукция мерилась кипами примерно по 53 кг. бумаги. Известно, что на производство одной кипы в зависимости от качества бумаги требовалось в среднем от полутора до двух центнеров тряпья. На упаковку пачки наклеивался этикет - лист с напечатанным па нем увеличенным и часто декорированным изображением маркировочною знака. Так, на пачке бумаги с филигранью Голова шута наклеивался этикет с изображением соответствующего знака и т.п.
Бумага выпускалась двух форматов: в развернутый лист («в большую десть», «большой руки» по древнерусской терминологии) и в лист, сложенный вдвое («в малую десть», «малой руки»). Формат в развернутый лист называли александрийским. Иногда, правда, данный термин указывал не на формат, а на исключительно хорошее качество бумаги. Именно в таком значении его употребляет известный описатель жизни русского общества середины XVII в. Г. Котошихии. Как полагают исследователи, поводом для столь необычного названия формата и качества бумаги послужили грамоты Александрийского патриарха первой половины XVI в., написанные на превосходной бумаге больших форматов.
Ранняя итальянская бумага, так называемая бомбицина , по виду напоминает арабскую бумагу. В XIX в. полагали, что эта бумага вырабатывалась из хлопка (отсюда и ее название), но потом отказались от данного предположения. Считается, что бомбицина изготавливалась из пеньки и льна, как и более поздняя бумага. Отличает бомбицину примитивность технологического процесса, что отражается на ее внешнем виде. Это толстая, рыхлая, волокнистая бумага, нередко с «ворсом». Маркировочные знаки на ней отсутствуют, вержеры и понтюзо редкие и часто неровные. Встречаются понтюзо в виде не одной, а трех линий.
Древнерусских рукописей, написанных на бомбицине, не известно. В западно-европейских манускриптах бомбицина встречается до XIII в., в византийских - до XIV в. Однако само название бумаги «бомбицина» все же указывает на хлопок как сырье для ее изготовления. А это, в свою очередь, говорит о том, что местом производства бумаги в раннее средневековье были азиатские хлопкопроизводящие территории.
В начале XIV в. бумагу стали производить во Франции (в Труа), чуть позже - в Германии (в Нюрнберге, Хемнице, Равенсбурге), с конца XV в. - в Англии, с начала XVI в. - в Швеции, Дании и Голландии.
Первая бумажная мельница на территории Польши была построена в Гданьске в 1420 г. В конце XV в. там построили еще несколько мельниц - во Вроцлаве в 1490 г., Кракове между 1493 и 1496 гг. К середине XVI в. польские мельницы изготавливали ежегодно до 200 тыс. стоп бумаги, что составляет 96 млн. листов. В 1556 г. в Речи Посполитой был создан цех бумажников, что свидетельствует о высоком уровне организации и развития бумажного производства.
Примерно с середины XVII в. на первое место в Европе по производству и, соответственно, экспорту бумаги выдвинулась Голландия. Природные условия Голландии вынуждали использовать вместо водяных мельниц ветряные. Ветер, как известно, менее надежный «двигатель», чем вода. В безветренную погоду мельницы не работали, что создавало в бумажном производстве немалые сложности. Технология изготовления бумаги предполагала, что для более эффективного измельчения в однородную массу сырье несколько недель подвергалось гниению. Вынужденные простои в работе мельниц приводили к тому, что часть сырья сгнивала окончательно.
Выход из этого положения голландские бумажники нашли в ускорении размола сырья. Для этого был изобретен и стал применяться вместо толчеи ролл. Его отличие от толчеи в том, что сырье в нем не толчется, а режется ножами. Эти ножи устанавливались на валах, которые были вмонтированы в дно баков для размола массы. Преимущество ролла - большая скорость размола массы и долговечность эксплуатации (ролл в отличие от деревянной толчеи был металлическим). К недостаткам ролла можно отнести то, что он не мял волокна, подобно толчее, а рвал их. В результате волокна получались короткими, а бумага - менее прочной. Несмотря на это изобретение ролла явилось крупной вехой в технологии производства бумаги. В Голландии поначалу изобретение ролла держали в тайне и даже грозили смертной казнью за его раскрытие. Но уже в конце XVII в. ролл начинает проникать в другие европейские страны, а в 1684 г. он был даже запатентован в Англии X. Джонсоном. Чертеж ролла впервые опубликован в 1718 г. немецким инженером и архитектором Л.X. Штурмом, который назвал его голлендером (т. е. голландским). Впоследствии за роллом это наименование закрепилось.
Следует отметить, что в XVIII в. ролл прижился далеко не во всех странах, где долгое время единственным механизмом размола тряпья оставалась толчея. Например, во Франции в начале XVIII в. замена толчеи другим механизмом запрещалась законом. При этом предлагались способы сделать толчею более долговечной - изготавливать ее из камня и пр. Причина подобного консерватизма, видимо, в том, что применение ролла предполагало перестройку всею производственного процесса, что было сопряжено с известными расходами и подчас оказывалось нереальным. Все же со временем ролл окончательно вытеснил толчею.
Во второй половине XVII в. в связи с расширением бумажного производства стала ощущаться нехватка сырья. Поставщики сырья, тряпичники, жестко конкурировали друге другом. В некоторых странах даже издавались законы, запрещающие вывоз тряпья из страны. В Пруссии, например, такой запрет сохранялся до 1803 г. Наряду с этими мерами бумажники активно искали другое сырье для производства бумаги. В 1655 г. в Голландии бумагоделатели получили привилегию изготавливать бумагу из водорослей. В 1684 г. в Англии были попытки при изготовлении бумаги применять в качестве сырья асбест. Правда, бумага из асбеста получалась низкого качества и весьма непрочная, и этот материал не прижился. С 1716 г. английские бумажные мастера стали производить бумагу из пеньки, для чего при бумажных мельницах заводили плантации конопли и разрабатывали способы ее обработки. Бумага из конопли получалась прочная, но ее качество заметно уступало тряпичной. Она не могла употребляться для письма и типографских нужд.
В 1734 г. француз Саба предложил вырабатывать бумагу из однолетних растений. Такой способ издревле применялся на Востоке. В XVIII в. предлагали производить бумагу также из соломы, мха и т. п. Изготавливать бумагу из древесины впервые предложил известный французский физик Р.-А.-Ф. Реомюр. Он заметил, что вещество, из которого осы строят свои гнезда, похоже на бумагу. Ученый определил, что материалом для изготовления этого вещества является гнилая древесина. Осы ее пережевывают, смешивая со слюной, и выкладывают тонкими слоями. Высыхая, этот природный аналог бумаги приобретает прочность и эластичность. В 1719 г. Реомюр сделал доклад о своем открытии на сессии Парижской Академии наук, где предложил исследовать данный процесс и пытался заинтересовать им изготовителей бумаги.
Предложение Реомюра было реализовано почти 100 лет спустя. В 1800 г. М. Купе выпустил книгу о возможности использовать древесину в бумажном производстве. Его книга напечатана на «древесной» бумаге. Чуть позже Ф.Г. Келлер изобрел способ измельчения древесины в однородную массу. На основе этого изобретения был сконструирован дефибрер, широко использовавшийся при машинном способе производства бумаги. Дефибрер измельчал и волокнистую часть древесины, и не волокнистую. Последняя придавала бумаге ломкость, поэтому из древесины поначалу изготавливали только низкокачественную бумагу. В 50-60-е гг. XIX в. научились химическими способами выделять из древесины ее волокнистую часть - целлюлозу, что положило начало современной эпохе в производстве бумаги, когда целлюлоза полностью заменила собой тряпье.
В древние времена люди делали записи на камнях, листьях, коре деревьев, шкуре животных, панцирях черепах, костях и на ткани, но у каждого из этих методов была масса недостатков. бумаги в Китае дало новый толчок развитию человечества, а благодарить за появление столь необходимого сегодня материала мы должны древнего изобретателя Цай Луня.
Цай Лунь родился в Восточной династии Хань (25—220 н.э.). В 15 лет его отдали на службу евнухом в императорский двор. За своё трудолюбие, изобретательность и настойчивость Луня не раз повышали в должности. За сорок лет жизни при дворе он послужил пяти императорам, завоевал их расположение и получил титул князя.
Однажды ему поручили изготовлять инструменты и оружие для императорской семьи, и с тех пор он увлёкся различными ремёслами. Очень скоро Цай Лунь стал знаменитым мастером, и изделия, сделанные под его руководством, поражали своей искусностью.
До Восточной династии Хань для создания книг использовали древесину бамбука или шёлковую ткань. Учёным того времени было весьма неудобно вести свои записи в подобных книгах, потому что бамбук был тяжёлым, а шёлк - дорого стоил. Хотя в то время начала появляться бумага из конопли, но технология её изготовления оставалось незрелой, да и доступна она была лишь немногим.
Цай Лунь же предложил новый способ. Он велел своим подручным собирать кору деревьев, остатки тканей и непригодные для рыболовства сети. Затем его работники измельчали эти материалы и замачивали их в воде на долгое время. Когда смесь превращалась в мягкую массу, её нагревали, а затем заливали в специальные формы и выставляли для просушки на солнце. Так и получали первые образцы бумаги, пригодной для письма.
Как шаг за шагом изготовлял бумагу Цай Лунь и его подручные, можно увидеть на следующих рисунках:
Изобретение бумаги: этап первый. Работники измельчают бамбук, очищают от листьев и отмачивают в воде, чтобы обесцветить материал для бумаги
Изобретение бумаги: этап второй. Материалы варятся на сильном огне
Изобретение бумаги: этап третий. С помощью специальной доски с отверстиями работник достаёт часть полученной смеси - на ней вскоре образуется лист бумаги
Изобретение бумаги: этап четвёртый. На каждую доску со смесью кладётся крышка. Сверху - ещё одна доска и на неё снова крышка. И так много слоёв
Изобретение бумаги: этап пятый. Полученные листы сушат на стене
В 105 году нашей эры Цай Лунь показал своё изобретение императору, и тот очень обрадовался такому новшеству. Тут же был издан указ: распространить удивительное изобретение по всей Поднебесной. Китайские мыслители и учёные радостно вздохнули - ведь теперь они смогут записывать свои мысли так же легко, как острым мечом рубить молодой побег бамбука. Изобретение бумаги стало одним из основных двигателей китайского цивилизации, а впоследствии - всего мира.
В восьмом веке Китай начал торговать бумагой с другими странами Азии, но тайну её изготовления жители Поднебесной хранили ещё не одно столетие. Однако, как гласит пословица, секреты долго не живут.
В 751 году при династии Тан, во времена, когда обострились противоречия Китая с арабской империей, несколько китайских рабочих были захвачены неприятелем в плен. Они-то и выдали вековую китайскую загадку. Вскоре производство бумаги наладили в Багдаде, и постепенно технология стала достоянием всего арабского мира. Впоследствии бумажное ремесло попало в Европу, а оттуда - на другие континенты планеты.
Согласно историческим записям, первый завод по производству бумаги в Европе появился через тысячу лет после того, как Цай Лунь изобрёл её. Способ Цай Луня и поныне используется как основа бумажной промышленности - одной из наиболее развитых сфер производства в наше время.
Культура древнего Китая явила миру много великолепных творений и вдохновила к развитию весь остальной мир, но всё это было немыслимо, не изобрети Цай Лунь бумагу.
Дэвид Ву, Евгений Довбуш, Великая Епоха
Эти изобретения достойны не просто нашего внимания, но и успеха на мировой арене. Ведь эти технологии могут круто изменить наш образ жизни. Хорошая новость – их не придется ждать долгие годы, потому что они уже здесь и готовы к использованию!
15. Светящиеся растения
На протяжении долгого времени ученые искали более дешевые и эффективные методы искусственного освещения. Наконец, они добились успеха. Им удалось создать несколько видов растений, которые излучают свет в темноте. Такие растения можно использовать в городской среде, чтобы сократить расходы на электричество. Не говоря уже о том, что каменным джунглям немного растений не помешает.14. Вертикальные фермы
Чтобы убедиться, что человечество всегда будет обеспечено здоровой и свежей пищей, ученые и фермеры объединились и создали инновационный метод ведения сельского хозяйства. От традиционного он отличается тем, что растения выращиваются в закрытом помещении, при этом уклон делается на экономию пространства. Благодаря этому методу люди в городах смогут выращивать еду сами или покупать свежие продукты в магазинах в любое время года.
13. Интернет с воздушного шара
Около четырех миллиардов людей в мире все еще не обладают доступом в интернет. Крупные интернет-компании регулярно придумывают новые способы, как сделать интернет доступным во всех уголках Земли. Так появилась идея запустить в атмосферу воздушные шары, которые будут «доставлять» интернет в труднодоступные районы. Такой проект поможет жителям развивающихся стран лучше ознакомиться с окружающим миром и найти более высокооплачиваемые рабочие места.
12. Биотехнология
Биотехнология – это отрасль науки, которая ищет возможности объединения технологий и живых организмов для использования в полезных целях. Полезные продукты варьируются от пищи, включая сыр, йогурт и кефир, до лекарств и биологических сенсоров. Биотехнология продолжает совершенствоваться и предлагать новые решения. На данный момент в биотехнологии популярна идея зерновых культур, устойчивых к засухам и содержащих больше витаминов.
11. Виртуальная реальность
В виду популярности видеоигр, игровые компании постоянно разрабатывают все более изощренные способы подарить игроку незабываемый опыт. Их главная цель – заставить нас почувствовать, что мы живем в игре, а не сидим дома перед монитором. Чтобы добиться этого эффекта, различные компании выпускают самые разные продукты для погружения в виртуальную реальность. Один из самых интересных вариантов – маска, которая во время игры позволяет даже почувствовать ароматы дикой местности.
10. Мясо из пробирки
Многие люди прекращают есть мясо, потому что не хотят навредить животным. Им на радость ученые придумали метод, который позволяет создавать мясо в лаборатории. Мало того, что это урезает ресурсы и энергию, которые тратятся на выращивание животного, это мясо более полезное и на вкус ничем не отличается от настоящего. Не говоря уже о том, сколько на планете освободится места, когда исчезнут животноводческие фермы.
9. Экзоскелеты
Конечно, нам еще далеко до костюма Железного Человека, но первые шаги уже сделаны – экзоскелеты больше не предмет фантазии, а самая настоящая реальность. Они возвращают людям с травмами позвоночника возможность ходить и наслаждаться жизнью в полной мере. Со временем эти примитивные экзоскелеты станут только лучше – проще в использовании, удобнее и дешевле.
8. Устройства, управляемые силой мысли
Если вы постоянно забываете, куда положили смартфон – эта новость придется вам по душе. Ученые разработали метод, который позволяет управлять приборами силой мысли. Эта технология впервые была испробована на людях, которые утратили подвижность. Она оказалась настолько успешной, что уже в 2004 люди играли в пинг-понг силой мысли. Такая технология определенно упростит нам жизнь, не говоря уже о том, какие возможности она открывает для видеоигр будущего.
7. Сверхскоростной транспорт
Мир не устает расширяться, и все чаще мы испытываем необходимость оказаться в двух местах одновременно. Поэтому человечество постоянно ищет способы более быстрого передвижения. Один из лучших примеров новых технологий в этой области – гиперпетля Илона Маска. Она обещает быть настолько быстрой, что шестичасовой путь от Лос-Анджелеса до Сан-Франциско будет преодолеваться за тридцать минут. И это не единственный подобный проект, находящийся в разработке.
6. Изменение генома
Из-за того, что рождается все больше людей с генами, которые усложняют им жизнь и повышают риск смертности, генетики создали технологии, которые позволяют «вырезать» вредные гены, добавлять новые и «включать и выключать» уже имеющиеся. И это не просто способ сделать ллюдей здоровыми – эта технология может помочь людям, которые, например, всегда мечтали быть спортсменами, но лишены необходимых генов. Конечно, такая процедура не гарантирует результат на 100%, и людям все еще придется много работать, чтобы овладеть желаемыми навыками.
5. Современное опреснение
Хотя люди уже давно научились добывать питьевую воду при помощи опреснения, старые методы слишком трудоемкие и недостаточно эффективные. Теперь у человечества сложилось более глубокое понимание физики и химии, и ученые создали более эффективные способы опреснения воды. Теперь это можно делать не только быстрее и дешевле, но и с дополнительными преимуществами. Среди них – бесплатные полезные ископаемые. Да, в воде их полно, и опресненная вода может стать дешевым источником полезных ископаемых, необходимых для производства. Плюс, миллиарды тонн опресненной воды могут напоить всю планету.
4. Настоящий трикодер
Если вы фанат научной фантастики, то наверняка знакомы с этим устройством из «Стартрека». Именно его персонажи сериала использовали для измерения медицинских показателей. Реальная версия этого прибора умеет измерять кровяное давление, насыщение крови кислородом, пульс, температуру, дыхание, а также диагностировать 12 заболеваний, включая ветрянку и ВИЧ.
3. Дроны в сельском хозяйстве
Все больше и больше фермеров просят помощи у современных технологий. Одним из таких помощников стали дроны. Хотя внешне они напоминают тех, которые используются в армии и кинопроизводстве, функционал у них сильно отличается. Их главная задача – делать инфракрасные снимки, которые позволяют фермерам определить, где семена прорастают успешно, а где начинаются проблемы. Некоторые компании создают сельскохозяйственных дронов, которые смогут уничтожать вредных насекомых, плесень и прочие неприятные для урожая вещи.
2. Супер материалы
С более глубоким пониманием химии мы научились создавать новые, потрясающие материалы. В их число входит графен – материал, который состоит лишь из одного слоя атомов углерода. Благодаря такой толщине, он легко растягивается, обладает высокой теплопроводностью и при этом он в 200 раз крепче стали. Графен может использоваться в создании… да чего угодно. Графен сделает бронетехнику, одежду, компьютеры и многие другие вещи намного лучше и куда более долговечными.
1. 4D принтеры
Вы наверняка слышали о 3D принтерах. Но вряд ли вы знаете о существовании 4D принтеров. Оба выполняют одну задачу – печатают материалы или специальные предметы – но 4D создает объекты, которые способны изменяться под внешним воздействием. Дело в том, что условия жизни постоянно меняются, и то, что нам было нужно вчера, может уже не понадобиться через год. Чтобы избежать создания вещей, которые прослужат лишь короткий срок, исследователи создали принтеры и материалы, которые удивительным образом адаптируются ко всем типам перемен в окружающей среде, повреждениям и другим потенциальным опасностям.