一场灾害引发的钉子革命

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摘要

在当今被称为信息时代的社会里,一枚枚小钉子在人们眼中是如此的微不足道,也许只有在固定物品时才会想起它们,也许只有在装修住房时才能见到它们……殊不知,这个已被人们使用了200多年的钉子现在居然和重大发明挂上了钩。

在当今被称为信息时代的社会里,一枚枚小钉子在人们眼中是如此的微不足道,也许只有在固定物品时才会想起它们,也许只有在装修住房时才能见到它们……殊不知,这个已被人们使用了200多年的钉子现在居然和重大发明挂上了钩。这个令人吃惊的故事还得从一名叫做伊迪·萨特的大学研究生说起。

灾难调查结果令人吃惊

1995年,一场台风席卷了美国圣托马斯岛地区,岛上80%以上的木质建筑物顷刻之间被每小时高达150多公里时速的台风吹得支离破碎。在仔细地观察了一栋又一栋被台风刮倒的房屋后,出身在美国建筑承包商家庭的萨特凭借他独特的敏锐眼光找到了房屋倒塌的真正的关键原因:台风之所以能吹翻房屋,并非是建违房屋的木材不够坚固,而是钉子没能牢固地把房屋的木质构件互相连接在一起。

这个意外的发现,不仅引发了萨特对钉子的浓厚兴趣,而且也把他引上了历时11年的研究设计新型钉子的创造发明之路,最终使他在业界获得“钉子先生”的美称。

艰辛的钉子革命之路

为了从理论上加深对钉子的认识,萨特选择了重返学校读书,并找了一份大学风洞实验室研究助手的兼职工作。这个实验室正是一个专门研究风力与木质结构建筑物损坏之间关系的研究机构。为了证实在实验室的研究成果,萨特和他的伙伴们在台风经常出没的路线上建造了可以用来测量气压和风速的移动气象站,以便获取风速和房屋损坏之间的实际数据。

实验室测试和现场试验表明,木质结构建筑物之所以经不起台风和地震的袭击,问题就出在往往被建筑师们所忽视的一枚枚用来固定屋顶和墙壁框架的钉子上。这些看上去并不起眼的钉子遭遇强烈台风或地震时,要么钉子的钉帽穿透上一层木板,要么就是被从下一层木板中拔出来,或者干脆在剧烈摇晃中被折断,发生这些情况都会使钉子失去连接和固定木板的作用,从而导致房屋倒塌。钉子存在上述种种缺陷问题这一重大的发现,终于为萨特的钉子革命开启了成功之门。

一种能抵御灾害的钉子

为了解决钉帽受力时容易穿透木板的第一个问题,萨特改进了钉帽和钉身设计的比例大小,他在不妨碍使用普通射枪的前提下加大了钉帽的面积。实际使用效果表明,大面积钉帽可以有效阻止钉子穿透木板。第二个问题是要解决钉子受力时从未板中被拔出,萨特想出了一个巧妙的办法,就是在钉子的下端部位设计了一种倒钩环,这些倒钩环能很好地将钉子牢牢地扎在木板里,其产生的强劲阻力使钉子不会被轻易拔出来。同时为了弥补钉子钉入时倒钩环会使木板钉孔产生间隙的缺陷,萨特还为钉子的上端部位量身打造了一个特别的螺纹钉身,用来填补倒钩环留下的空隙,这种特别的螺纹能使钉子安稳地固定在木板内。

最后要解决的问题就是如何使钉子不被强力所折断,萨特请教了著名冶金学家汤姆·斯托,他们找到了一种最佳的用来制作钉子的钢铁材料,用这种材料制成的钉子,既有很高的硬度,又有很好的韧性,钉子不会在强烈的振动中被折断。试验结果表明:这种新型钉子可以抗击9万牛顿的拉力仍不会从木板中被拔出和折断,而普通钉子一般只能承受4万牛顿的拉力,它们的差异显而易见。

一种前所未有的经过精心设计的钉子就这样与世人见面了,它以螺纹钉身、倒钩环、大钉帽和高强度材质制作的特色,不仅让小小的钉子重获新生,而且更让小小的钉子创造出抵御台风、地震的奇迹,它可以用来挽救成千上万的木质建筑物和宝贵的生命,这确实是一个了不起的大发明。

(赵宝山摘自《知识窗》)
(作者:王令朝 字数:1508)

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