鎢絲的發(fā)現(xiàn)與歷史是材料科學(xué)和照明技術(shù)發(fā)展的重要篇章,其背後凝聚了多位科學(xué)家與工程師的努力。
鎢(Tungsten,化學(xué)符號(hào)W)是一種高熔點(diǎn)、硬度極高的金屬,早在18世紀(jì)末就引起了科學(xué)家的注意。1783年,西班牙化學(xué)家胡安·何塞·埃利奧薩和法烏斯托·埃利奧薩兄弟首次從礦石中分離出鎢元素,命名為“wolfram”(源於德語,意為“狼的泡沫”)。然而,鎢的工業(yè)應(yīng)用,尤其是在電燈泡中的使用,直到19世紀(jì)末和20世紀(jì)初才逐漸實(shí)現(xiàn)。
19世紀(jì)中期,白熾燈的雛形開始出現(xiàn),但早期燈絲材料如碳絲或鉑絲存在壽命短、效率低的缺陷。鎢因其熔點(diǎn)高達(dá)3410℃且具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和耐高溫性,成為理想的燈絲材料。1890年代,科學(xué)家開始嘗試將鎢用於燈絲,但純鎢的加工難度極大,易脆且難以拉成細(xì)絲。1904年,匈牙利化學(xué)家尤斯圖斯·漢娜曼(Sándor Just)和弗朗茨·漢娜曼(Franjo Hanaman)首次申請(qǐng)了鎢絲燈泡的專利,他們通過將鎢粉與粘合劑混合後擠壓成絲,奠定了鎢絲製造的基礎(chǔ)。
真正的突破發(fā)生在1909年,美國通用電氣公司的威廉·庫利奇(William D. Coolidge)開發(fā)出了一種改進(jìn)的鎢絲製造工藝。他通過粉末冶金和延展性處理,成功生產(chǎn)出韌性更強(qiáng)、可拉成細(xì)絲的鎢絲。這種“延展鎢絲”大大提高了白熾燈的亮度和壽命,使鎢絲燈泡得以大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)。1910年,通用電氣開始銷售鎢絲白熾燈,標(biāo)誌著照明技術(shù)的革命性進(jìn)步。
鎢絲的廣泛應(yīng)用不僅限於照明,還推動(dòng)了真空管、X射線管等技術(shù)的發(fā)展。在20世紀(jì)中葉,隨著螢光燈和LED的興起,鎢絲燈泡逐漸被取代,但在某些特殊領(lǐng)域(如高溫實(shí)驗(yàn)設(shè)備)仍不可或缺。鎢絲的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用史反映了材料科學(xué)如何通過技術(shù)創(chuàng)新改變?nèi)祟惿?。從最初的化學(xué)分離到現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn),鎢絲的演進(jìn)不僅是科技進(jìn)步的縮影,也是人類對(duì)材料極限不斷探索的見證。