這還是你認識的透明膠嗎

透明膠是家家戶戶常備的小物件，它的用處很廣泛，不過在影視劇中它的作用還是讓人意想不到。電影《摩天營救》講述了香港的一座高達240層的建筑發生火災，安保人員威爾靠著一捆繩索和一卷膠帶，攀爬高樓拯救家人的故事，影片中膠帶可謂大出風頭，不僅讓威爾完成了一次次反重力從下往上飛躍的壯舉，甚至受傷后傷處用膠帶一裹照樣拳打四面腳踢八方，簡直堪比靈丹妙藥。透明膠的這些作用我們日常生活中可都想不到，不過別忙著驚呼“太神奇了”，膠帶還有更讓人意想不到的用處。

膠帶還可以這樣用

X光檢查是現在常見的一種醫學診斷手段，基本上每個住院病人都要進行檢查，醫院里需要用大型的儀器產生X光，可是科學家發現，我們常用的透明膠帶，它也可以產生X光！

美國加州大學的研究者做了這樣的實驗，他們在真空環境下用一部機器以每秒3厘米的速度拉開普通的透明膠帶，放置在膠帶周圍的儀器檢測到有大量X光脈沖在膠帶和卷軸之間釋放出來。當研究員把手指貼近膠帶，這些X光還能在底片上給他拍出清晰的骨頭圖像，就像我們在醫院拍的X光片。

為什么拉開的膠帶可以產生X光？研究者認為原理跟常見的X光機類似，是高速電子能量驟然釋放的結果。當膠帶被拉開時，卷軸表面的電子迸發出來撞向膠帶的粘著面，當撞擊發生時，電子速度驟然放緩，并釋放出了X光。不過這些電子數量比不上醫院所用儀器那么多，所以這種現象只能在真空環境中檢測到，我們日常使用時是沒有的。

但是這個發現仍然讓我們驚喜，如果有足夠多的膠帶，是不是就可以獲得更廉價的X光呢？現在常用的X光機需要大量的電力來提供高壓環境，但是膠帶提供的X光不需要電力，只需要人力操作，就像我們放風箏時不斷放線一樣拉扯膠帶就行，而且膠帶也很廉價。

大家一定都玩過“抓娃娃機”，只要投幣就可以獲得一次操縱金屬爪子抓取娃娃的機會，但是你見過透明膠帶制成的“爪子”嗎？美國普渡大學的研究員就做了這樣一個“爪子”。

研究人員使用激光將膠帶切割至原本厚度的十分之一，長度為半厘米長，當把這些膠帶放到水中時，四條膠帶組成的纖細的“膠帶手指”會變成一個微小的“爪子”，這個爪子可以捕捉水滴。為什么膠帶放到水里會收縮成爪？這是因為膠帶光滑的一面有較強的吸水性，在吸取水分后會鼓起來，而有黏性的一面恰恰相反，它吸水后會收縮，這樣膠帶就張開成了一個可以抓水的爪子。

爪子抓水后怎么把它提起來？研究人員在“爪子”上涂上了磁鐵納米粒子，這樣就可以用磁鐵把水“提起來”，獲得它們抓到的“水娃娃”。“膠帶爪子”操作時不需要提供任何能源，它一次可以抓取十分之一毫升的水，在對定量要求很嚴格的實驗室研究中，比如水樣分析，這是很有幫助的，也許我們可以在精密的實驗器材中看到“膠帶爪子”的身影。

膠帶的粘性不僅可以抓取水珠，還可以做雕塑！我們常常看到雕塑作品，無論是比賽中栩栩如生的獲獎作品，還是街道上裝點市容的雕塑，這些作品通常是用塑料、金屬或木頭進行雕刻的，但你知道嗎，美國還有一個膠帶雕塑比賽。

這個比賽叫作Scotch Off the Roll，意思可以翻譯為“膠帶快滾開”，因為這是旨在用快遞包裝上的廢棄膠帶做雕塑的一個比賽，宣傳環保的觀念。比賽從2011年開始舉辦，第一名可以獲得5000美元獎金。參賽作品都很用心，不僅有表現情景故事的人物雕像，還有埃菲爾鐵塔這樣的大型建筑。如果你家里也有很多廢棄膠帶，不妨自己也動手做一個雕塑工藝品吧。

諾貝爾獎也有膠帶的功勞

相信大家都有過用膠帶沾取衣服上的毛球和毛發的經歷，這也是膠帶的妙用之一，不過你相信嗎，膠帶的這個用法還誕生過諾貝爾獎！2010年諾貝爾物理學獎頒發給了提取到石墨烯的英國科學家蓋姆和諾沃肖洛夫，在蓋姆的講述中，他能提取到石墨烯，離不開透明膠帶的幫助。

石墨烯是一種碳原子組成的納米材料，許多層石墨烯疊起來就是我們鉛筆中的主要成分石墨，鉛筆在紙上輕輕劃過，留下的痕跡就包含了幾層石墨烯。不過石墨烯的特性卻與石墨大不相同，石墨很柔軟，石墨烯的硬度卻比鉆石還要高，它還是目前已知的導熱和導電性能最好的材料，它制造的高速晶體管能使計算機更高效。

但是石墨烯卻不好獲得。蓋姆給他的學生提供了一種純度非常高、通常用于分析的石墨材料，并讓他用拋光機來制出盡可能薄的薄膜。可是成果并不理想，拋光機只能得到10微米厚的石墨片，而那相當于1000層石墨烯的厚度。但是讓人沒想到的是，高級的儀器無法解決的問題，小小的透明膠卻做到了。蓋姆想到了一個“土法”，他將石墨薄片在透明膠帶上粘一下，這樣就會有石墨層被粘在膠帶上。接著再用空白的膠帶去粘有石墨層的膠帶，這樣，石墨層又變薄了。如此反復多次，直到膠帶上的石墨層只相當于一個碳原子厚時，石墨層也就變成了石墨烯。直到現在，這個方法及其原理仍然是獲得石墨烯的重要途徑之一。

這個方法也給后來人帶來了啟示，比如黑磷的制備。黑磷是磷的一種同素異形體，是由單層的磷原子堆疊而成的二維晶體。它與石墨烯最大的不同是，黑磷是一種奇怪的半導體，一般情況下黑磷導電能力很弱，但有足夠的能量時導電能力會突飛猛進，這意味著，這種半導體可以在數字電路中存在開和關兩種狀態，可以用于計算機的數據傳輸，黑磷也是未來制作光電器件（例如光電傳感器）的一個重要材料。復旦大學的張遠波教授正是用了膠帶剝離法首次得到了黑磷晶體。

也許以后會有更加經濟的方法得到單原子材料，但是膠帶在獲得石墨烯和黑磷的過程中所起的作用也將永遠被我們記得。

膠帶生來就這么神奇嗎？

膠帶有這么多神奇的應用，是制造者施展了什么魔力嗎？當然沒有，事實上，膠帶的發明思路簡單到不可思議。

膠帶的發明者德魯在3M公司工作，他是一個砂紙研究員。有一天他給客戶汽車廠商送砂紙樣品時，聽到了工人抱怨給汽車上兩色漆時兩種顏色的邊界上色所遇到的問題，當一種漆上好后，要上另一種顏色的漆的時候，要用厚重的砂紙去遮擋已漆好的部分，再上另一種顏色，但撤去砂紙時，粗糙的砂紙又會將已上好的漆磨掉。這個問題啟發了德魯，他想用砂紙遮擋是為了防止紙張移位，但是砂紙上的磨砂顆粒又會破壞油漆，如果把砂紙的磨砂料用粘合膠水取代，用這樣的膠紙貼在汽車上面遮擋已上好的油漆，不就又不怕移位也不怕掉漆了嗎？

但是他的首次嘗試并不那么理想，第一款膠帶粘性不強，油漆工人使用的時候總是會發生移位的現象，他們數次抱怨，要德魯“給膠帶多用點膠，別那么吝嗇”，據說膠帶在英文中的名字就有吝嗇的意思，正是來源于此。德魯沒有灰心，他試驗了從植物油到天然樹膠等所有當時可用作膠水的東西，最終選定了一款橡膠為原料合成的人造膠水，基質紙也由砂紙改成了公司新發明的玻璃紙，最終制造出了我們現在常用的透明膠帶。自此，透明膠帶展現了它無與倫比的魅力，制造商3M公司宣稱每年賣出的產品足夠繞地球165圈。

你看，透明膠帶的發明是不是并不復雜？不過是把已經生產出來的膠水與玻璃紙結合在一起，使本身無粘性的玻璃紙具有粘性，變成了一款可以貼補破損商品的“繃帶”。又比如火柴，它是把膏狀的硫和鉀等易燃物用樹膠黏在一根小木棒上制得的，回形針不過是把一小段金屬絲制成雙環的曲形，還有彈簧，當它從一段直金屬絲被扭曲成螺旋環狀時，誰也想不到它會獲得這樣強大的彈性，現在幾乎所有的機械身上都有它的身影。

但是這樣的創意又是多么難得，在這些小東西被發明出來之前，誰也想不到它們會有這樣巨大的作用和生命力。靈感和創意的獲得是一瞬間的事情，這是可遇而不可求的。不過比獲得靈感更重要的是，如果你有幸獲得一閃即逝的靈感火花，即使你的創造遭遇挫折，也不要輕易放棄，堅持自己的想法、不斷嘗試改進才是獲得成功的最終法寶。

（摘自《科學之謎》2019年第10期）