一場(chǎng)災(zāi)害引發(fā)的釘子革命

王令朝

在當(dāng)今被稱(chēng)為信息時(shí)代的社會(huì)里，一枚枚小釘子在人們眼中是如此的微不足道：也許只有在掛畫(huà)框或固定物品時(shí)才會(huì)想起它們，也許只有在裝修住房時(shí)才能見(jiàn)到它們眾多的身影……殊不知，這個(gè)已被人們使用了200多年的釘子現(xiàn)在居然不可思議地和重大發(fā)明掛上了鉤。這個(gè)令人驚奇的故事還得從一名叫做伊迪?薩特的大學(xué)研究生說(shuō)起。

災(zāi)害調(diào)查結(jié)果令人吃驚

1995年，一場(chǎng)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)席卷了美國(guó)圣托馬斯地區(qū)，島上80％以上的木質(zhì)建筑物頃刻之間被每小時(shí)高達(dá)150多公里時(shí)速的臺(tái)風(fēng)吹得東歪西倒、支離破碎、狼藉不堪。薩特和他的研究小組仔細(xì)地觀察了一棟又一棟被臺(tái)風(fēng)刮倒的房屋后，出身在美國(guó)建筑承包商家庭的薩特憑借他獨(dú)特的敏銳眼光找到了房屋倒塌的真正的關(guān)鍵原因：臺(tái)風(fēng)之所以能吹翻房屋，并非是建造房屋的木材不夠堅(jiān)固，而是釘子沒(méi)能牢固地把房屋的木質(zhì)構(gòu)件互相連接在一起。這個(gè)意外的發(fā)現(xiàn)，不僅引發(fā)了薩特對(duì)釘子的濃厚興趣，而且也把他引上了歷時(shí)11年的研究設(shè)計(jì)新型釘子的創(chuàng)造發(fā)明之路，最終使他在業(yè)界獲得“釘子先生”的美稱(chēng)。

艱辛的釘子革命之路

為了從理論上加深對(duì)釘子的認(rèn)識(shí)，薩特選擇了重返學(xué)校讀書(shū)，并找了一份克萊姆森大學(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室研究助手的兼職工作。這個(gè)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室正是一個(gè)專(zhuān)門(mén)研究風(fēng)力與木質(zhì)結(jié)構(gòu)建筑物損壞之間關(guān)系的研究機(jī)構(gòu)，薩特也從此開(kāi)始踏上了一條艱苦卓絕的釘子“革命”之路。

在薩特研究釘子開(kāi)始之后的6年之中，有多達(dá)14次強(qiáng)大的熱帶風(fēng)暴和臺(tái)風(fēng)摧毀了美國(guó)境內(nèi)成千上萬(wàn)棟各種木質(zhì)結(jié)構(gòu)建筑物，造成高達(dá)1600多億美元的巨大經(jīng)濟(jì)損失。而在世界范圍內(nèi)也有大量的因大大小小的地震而被破壞的木質(zhì)結(jié)構(gòu)建筑物，讓數(shù)以千萬(wàn)計(jì)的人們無(wú)家可歸。為了證實(shí)在實(shí)驗(yàn)室的研究成果，薩特和他的伙伴們?cè)谂_(tái)風(fēng)經(jīng)常出沒(méi)的路線(xiàn)上建造了可以用來(lái)測(cè)量氣壓和風(fēng)速的移動(dòng)氣象站，以便獲取風(fēng)速和房屋損壞之間的實(shí)際數(shù)據(jù)。

長(zhǎng)期艱辛的工作終于給了薩特一個(gè)滿(mǎn)意的回報(bào)：實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，木質(zhì)結(jié)構(gòu)建筑物之所以經(jīng)不起臺(tái)風(fēng)和地震的襲擊，問(wèn)題就出在往往被建筑師們所忽視的一枚枚用來(lái)固定屋頂和墻壁框架的釘子上。這些看上去并不起眼的釘子遭遇強(qiáng)烈臺(tái)風(fēng)或地震時(shí)，要么釘子的釘帽穿透上一層木板，要么就是被從下一層木板中拔出來(lái)，或者干脆在劇烈搖晃中被折斷，發(fā)生這些情況都會(huì)使釘子失去連接和固定木板的作用，從而導(dǎo)致房屋倒塌。釘子存在上述種種缺陷問(wèn)題這一重大的發(fā)現(xiàn)，終于為薩特的“釘子革命”開(kāi)啟了通向成功之門(mén)。

一種能抵御災(zāi)害的釘子

為了解決釘帽受力時(shí)容易穿透木板的第一個(gè)問(wèn)題，薩特改進(jìn)了釘帽和釘身設(shè)計(jì)的比例大小，他在不妨礙使用普通射槍的前提下加大了釘帽的面積，實(shí)際使用效果表明，大面積釘帽可以有效阻止釘子穿透木板。第二個(gè)問(wèn)題是要解決釘子受力時(shí)從木板中被拔出，薩特想出了一個(gè)巧妙的辦法，就是在釘子的下端部位設(shè)計(jì)了一種倒鉤環(huán)，這些倒鉤環(huán)能很好地將釘子牢牢地扎在木板里，其產(chǎn)生的強(qiáng)勁阻力使釘子不會(huì)被輕易拔出來(lái)。同時(shí)為了彌補(bǔ)釘子釘入時(shí)倒鉤環(huán)會(huì)使木板釘孔產(chǎn)生間隙的缺陷，薩特還為釘子的上端部位量身打造了一個(gè)特別的螺紋釘身，用來(lái)填補(bǔ)倒鉤環(huán)留下的空隙，這種特別的螺紋能使釘子安穩(wěn)地固定在木板內(nèi)。最后要解決的問(wèn)題就是如何使釘子不被強(qiáng)力所折斷，薩特請(qǐng)教了著名冶金學(xué)家湯姆?斯托，他們找到了一種最佳的用來(lái)制作釘子的鋼鐵材料，用這種材料制成的釘子，既有很高的硬度，又有很好的韌性，釘子不會(huì)在強(qiáng)烈的振動(dòng)中被折斷。試驗(yàn)結(jié)果表明：這種新型釘子可以抗擊9萬(wàn)牛頓的拉力仍不會(huì)從木板中被拔出和折斷，而普通釘子一般只能承受4萬(wàn)牛頓的拉力，它們的差異顯而易見(jiàn)。

一種前所未有的經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)的釘子就這樣與世人見(jiàn)面了，它以螺紋釘身、倒鉤環(huán)、大釘帽和高強(qiáng)度材質(zhì)制作的特色，不僅讓小小的釘子重獲新生，而且更讓小小的釘子創(chuàng)造出抵御臺(tái)風(fēng)、地震的奇跡，它可以用來(lái)挽救成千上萬(wàn)的木質(zhì)建筑物和寶貴的生命，這確實(shí)是一個(gè)了不起的大發(fā)明。