金陵城南,秋風送爽,江面上的「滄海龍吟號」汽笛聲猶在耳畔,蒸汽的轟鳴與港口的喧囂交織,預示著明國工業化的蓬勃脈動。明華大學電力研究實驗室的炭絲燈泡已點亮百余時辰,電報機的滴答聲初現雛形,而方夢華的目光已轉向下一個前沿——石油與塑料化纖制品。在金陵大學新落成的石化研究實驗室中,她決心破解陳宇「天界之寶」塑料的迷信,將「雷電之力」與「膠脂之能」并舉,為明國工業革命再添基石。
十一月初九,金陵大學理學院內,一座三層高的青磚建筑拔地而起,外墻嵌有防火陶板,屋頂覆蓋防水鉛板,門楣懸掛「石化研究實驗室」匾額,方夢華的題字剛勁有力。實驗室內部寬敞,中央安置四座高溫煉化爐,爐旁堆放著從泉州大食商人貿易中購得的南海原油鐵桶,散發出濃郁的石油氣息。墻邊架子上擺滿玻璃瓶,裝著硫酸、堿液與各類礦物催化劑;一角的實驗桌上,陳宇的戰利品——夜光彈力球、塑料杯盤、手電筒外殼——作為研究樣本,靜靜訴說著「人造奇跡」的奧秘。
方夢華身著藏青長袍,腰間速記本上新增了幾頁關于「高分子聚合」的草圖。她站在實驗室中央,環視圍攏的團隊:明州中學化學滿分考到金陵大學醫學院的徐月娥(擅長分析化學)、明華大學借調的謝芷蘭(搪瓷與絕緣專家)、馬鞍山鋼鐵廠工匠楊廣仁,以及新邀請加入團隊的上海胡商子弟曾明丁(宣稱分享阿拉伯煉金術)。空氣中彌漫著原油的刺鼻氣味與煉化爐的低鳴,仿若一曲工業化的前奏。
「蒸汽驅動了車船,電將點亮城市,而塑料與化纖,將重塑我們的器物與衣裳。」方夢華拿起一枚陳宇的夜光彈力球,輕輕拋起,球體在空中彈跳,幽綠光芒在昏暗的室內閃爍。「這些所謂‘天界之寶’,不過是大食火油的衍生物。今日起,我們要從南海的原油開始,造出屬于凡間的塑料與化纖。」
方夢華深知,塑料(高分子聚合物)與化纖(如尼龍、聚酯)的核心原料是石油,而明國通過泉州大食商人的貿易,已儲備大量原油。這些原油為石化研究提供了基礎,但宋朝缺乏有機化學與石化工業,需從零開始探索裂解、聚合與成型工藝。石化研究實驗室的三大目標如下:通過分析陳宇的塑料制品(夜光彈力球、塑料杯盤),確定其化學與物理性質,推導合成路徑、以南海原油為原料,結合樹脂改性與催化反應,試制硬質塑料(如聚丙烯)與彈性膠體(如聚氨酯)、探索纖維狀聚合物(如尼龍雛形),用于紡織、繩索與電絕緣。
實驗室的實驗桌旁,徐月娥正用玻璃管蒸餾一小桶南海原油,油液在高溫爐中分解,散發出刺鼻氣味。她記錄道:「原油加熱至400度,分離出輕油與瀝青,輕油氣味較淡,似可進一步提煉。」
方夢華點頭,指著桌上的塑料杯:「這杯子是硬質塑料,可能是聚丙烯,原料來自原油中的輕質單體。我們需將原油裂解,提取乙烯或丙烯,再催化聚合。」她轉向謝芷蘭:「妳在明華大學試過硫化松脂,硬度已接近塑料杯,能否用原油輕油改性樹脂?」
謝芷蘭推了推護目鏡,接過塑料杯敲擊幾下:「松脂硫化后雖硬,但韌性不足。若用輕油與硫磺混合,加熱至200度,或許能形成更柔韌的膠體。我可以試試高壓釜反應,模仿阿拉伯煉金術的蒸餾法。」
曾明丁在一旁補充:「我父親從大食商人那里學過石油蒸餾,用來提煉燈油。他們的銅制蒸餾釜可耐高溫,若我們改進爐子密封性,能提高輕油產率。」
方夢華目光一亮:「好。曾明丁,你與楊廣仁合作,設計一套密封蒸餾釜,目標是將原油裂解至60%輕油。徐月娥,妳負責分析輕油成分,找出可聚合的單體。」
楊廣仁拍胸脯:「馬鞍山的爐子鑄過千斤飛輪,這蒸餾釜不在話下!俺再加一層銅襯,防漏防爆!」
除了硬質塑料,方夢華將化纖作為重點,瞄準紡織與工業應用。她拿起陳宇的手電筒外殼(疑為ABS塑料),對徐月娥道:「塑料可拉絲成纖維,韌性勝過麻絲,耐腐勝過棉布。若我們造出化纖,可用于‘滄海龍吟號’的帆繩,或‘行者號’的座椅織物。」
徐月娥翻開《七年級·化學》課本,沉吟道:「課本提到樹脂可拉絲成線,若我們用輕油聚合出膠液,再通過細孔擠出,或許能成纖維。只是……擠絲需要極細的模具,馬鞍山的工藝夠嗎?」
楊廣仁咧嘴一笑:「細模具俺們也干過!‘行者號’的側壓輪螺絲,精度已到半分。這擠絲孔,俺保證打得比針眼還細!」
方夢華在黑板上畫下化纖擠出機的草圖:一個加熱槽裝膠液,通過細孔擠出,冷卻成絲。「這叫紡絲機,原理是讓聚合物液態化后成型。謝芷蘭,妳試制膠液;楊廣仁,你造紡絲模具;曾明丁,研究冷卻與拉伸工藝。」
實驗室一角,陳宇的夜光彈力球與塑料杯盤被拆解分析。徐月娥用硫酸測試塑料杯,確認其耐腐蝕性,推測為碳氫化合物。謝芷蘭嘗試加熱彈力球,發現其在150度軟化,200度熔化,證明其熱塑性。曾明丁觀察夜光效果,提出用硫化鋅摻雜樹脂,復現熒光。
方夢華凝視彈力球,低聲道:「這球可能是聚氨酯,彈性來自分子鏈的柔性。我們雖無石化單體,但可用樹脂與輕油,加入硫磺催化,試制類似彈性膠體。」她轉向徐月娥:「妳的化學分析,能否找出催化劑?」
徐月娥點頭:「硫酸與硫磺可作為催化劑,阿拉伯煉金術提到過酸液促進反應。我可以用伏打電池的硫酸,試試輕油與樹脂的聚合。」
實驗室內的煉化爐烈焰熊熊,南海原油的濃烈氣味彌漫空氣,鐵桶堆疊如山,訴說著泉州大食商人貿易帶來的豐厚儲備。方夢華的速記本上新添了幾頁「石油裂解」與「催化聚合」的草圖。
實驗室中央,四座高溫煉化爐熊熊燃燒。徐月娥站在爐旁,操作一架銅制蒸餾釜,釜內裝滿南海原油,底部加熱至300°C,頂部冷凝管收集蒸氣。她記錄道:「原油加熱后,200度出輕油,氣味清淡;350度出重油,黏稠如膠;殘留瀝青,黑如焦炭。」
方夢華審視冷凝管中的輕油,點頭道:「這輕油含單體雛形,可用于塑料合成;重油可作潤滑劑,瀝青可鋪鐵路路基。」她轉向曾明丁:「大食商人的蒸餾法有何改進之處?」
曾明丁答道:「我父親說,阿勒頗用雙層冷凝管,冷卻更均勻,可提高輕油產率。我建議在釜頂加水冷銅管,減少油氣損失。」
楊廣仁拍手:「這好辦!俺們馬鞍山鑄過‘行者號’的側壓輪,冷凝管小意思!明日就裝上雙層銅管,保準輕油多收三成!」
十一月十三,實驗室分餾效率從30%提升至50%,每桶原油產輕油30斤、重油20斤、瀝青40斤。輕油用于后續聚合,重油試作「行者號」軸承潤滑劑,瀝青計劃鋪設蚌浦鐵路路基。
為合成塑料,方夢華指導團隊進行裂解實驗,將重油分解為輕質單體(如乙烯、丙烯)。謝芷蘭在煉化爐旁調試高壓釜,加熱重油至500°C,加入硫酸與馬鞍山試煉的銅鹽催化劑。她觀察道:「重油裂解后,氣味更烈,似有輕質氣體逸出,但冷凝后液體量少,需更強催化劑。」
方夢華翻開速記本,畫下裂解反應簡圖:「重油分子鏈長,需高溫或催化劑斷裂成短鏈單體。硫酸是好開端,但我們需試鋁土或硅酸鹽,增強催化效果。」她轉向徐月娥:「妳在化學科學過礦物分析,能否從馬鞍山礦渣中提取催化劑?」
徐月娥點頭:「馬鞍山的赤鐵礦含氧化鋁,可研磨成粉,混入重油試試。我還可用伏打電池電解,生成金屬鹽,增強裂解效率。」
十一月十八,實驗室用氧化鋁粉與銅鹽催化,裂解重油產出5%乙烯類氣體,冷凝為液體單體,初步驗證聚合潛力。
聚合是塑料合成的關鍵,方夢華以陳宇的塑料杯(疑為聚丙烯)為目標,指導團隊將單體液轉化為高分子。徐月娥在實驗桌上用高壓釜加熱單體液,加入硫酸與硫磺,嘗試聚合。她記錄:「200度下,單體液變黏稠,冷卻后成硬質膠塊,硬度近塑料杯,但易裂。」
謝芷蘭拿起膠塊,沉吟道:「這膠塊像我試過的硫化松脂,但韌性不足。若加鯨油或炭粉,或許能改善。」她轉向曾明丁:「大食商人用鯨油調和燈油,可否用于聚合?」
曾明丁眼睛一亮:「可行!鯨油可增分子柔性,我建議低溫慢化,模仿阿拉伯煉香工藝。」
方夢華點頭,在黑板上畫下紡絲機草圖:「硬質膠塊可做電燈罩,柔性膠液可拉絲成化纖。楊廣仁,你的模具能擠出多細的纖維?」
楊廣仁咧嘴:「針眼粗細沒問題!俺再磨一套紡絲孔,保證絲細如麻!」
十一月廿一,實驗室試制出硬質膠板(硬度接近塑料杯,耐酸堿)與柔性膠絲(韌性勝麻絲),分別用于電線絕緣與「滄海龍吟號」帆繩。
十一月廿八,石化研究實驗室完成首塊硬質膠板(厚半寸,耐酸堿)與百丈化纖繩(韌性勝麻),準備「電光展」展示。徐月娥手持膠板,對方夢華道:「這膠板可做電燈罩,化纖可做帆繩,陳妖人的‘天界之寶’不過如此!」
由于陳宇的塑料制品在宋朝人眼中是「神仙之物」,金陵守舊士子質疑石化研究「僭越天道」。方夢華決定通過「新年電光展」展示類塑料制品,破除迷信。她對團隊道:「陳宇的塑料不是天賜,而是人造。我們要讓百姓看到,凡人也能造出‘天界之寶’。」
徐月娥提議:「展會上可用類塑料板做電燈罩,展示其輕便與耐用;化纖繩索可模擬‘滄海龍吟號’的帆繩,讓百姓直觀感受其韌性。」
方夢華點頭:「好。曾明丁,你邀請胡商代表團觀摩,說明塑料與化纖的貿易潛力。讓大食商人知道,明國的石化技術,將來可輸出海外。」
臘月十七的雪夜,明華西院實驗室突然傳出爆響。方夢華赤腳奔至現場,看見學生們圍著一臺古怪裝置:改良的蒸汽機驅動皮革傳動帶、兩組銅制圓盤在琉璃罩內高速相對旋轉、間隙中不時迸發三寸長的藍紫色電弧。
「報告首相,我們叫它‘陰陽轉輪’。」滿臉煙灰的葉承灝舉起燒焦的筆記本,「轉速每增加百轉,電弧就長半寸!」方夢華注意到記錄本角落的算式:ㄛ=ㄉㄓ/ㄉㄊ,那是電磁感應定律的原始表述。
永樂十三年小年夜,「電光展」在金陵城舉行,石化研究實驗室展示一塊硫化輕油樹脂板,厚半寸,輕如木板卻耐酸堿,現場敲擊不碎,引發士子與百姓驚嘆。化纖繩索懸掛一盞電燈,承受百斤拉力,展現韌性。曾明丁用阿拉伯語和波斯語向胡商們講解:「此‘膠脂板’與‘化纖繩’,皆從波斯灣原油煉成,非天界之物。」
方夢華站在展臺前,望向人潮,低聲道:「陳宇的‘天界之寶’,不過是科學的先聲。今日的膠脂,明日的塑料,將讓大明走遍天下。」
徐月娥握著設計圖,喃喃道:「從原油到纖維,我們在編織一個新世界的經緯。」
上元夜,金陵城見證了神跡。在明華大學中庭三十六個琉璃罩沿回廊懸掛,地下埋設兩里長的塑料包銅線,蒸汽機組帶動二十個「陰陽轉輪「。
當方夢華合上紫銅開關的瞬間,所有琉璃罩內同時亮起穩定的弧光,將校舍照得如同白晝。圍觀的市民跪地驚呼:「這是把星星摘下來了!」而明華園兩校的少年們知道,他們剛剛叩開了電氣時代的大門。