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米兰尔的故事—长寿的充气灯泡是怎样发明的(创造思维学习生活痛点改进逆向相反创新)

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欧文·兰米尔(1881-1957),美国化学家、物理学家,1932年诺贝尔化学奖得主。


1879年,美国著名的发明家爱迪生发明了炭丝电灯。然而,这种炭丝电灯亮度不理想,灯丝的制作方法比较复杂,使用寿命也不是很长。因此,世界各国的科学家都在致力于白炽灯的改进。

在炭丝电灯诞生30年后的1909年,美国通用电器公司的库里基发明了以钨丝做灯丝的电灯泡。这种电灯与炭丝电灯相比,又前进了一步,但由于通电后钨丝极易变脆,因此它的使用寿命也受到影响。

1909年夏天,兰米尔来到美国通用电器公司工作。公司研究人员告诉他,由于不是在真空条件下长时间加热的,灯泡玻璃的表面会慢慢释放水蒸气,而这水蒸气与灯泡内的钨丝发生了化学反应,产生了氢气。此外,灯泡接头的地方,一些材料也会释放出一些气体。正是这类气体的化学作用,使钨丝变脆、灯泡玻璃壁变黑,降低了钨丝灯的使用寿命。所以,目前最佳的方案是把玻璃内的气体全部抽出。

的确,爱迪生以及以后的许多科学家,为了提高灯丝的寿命,都是在灯泡真空度上做文章,而且也取得了一定的成绩。因此,顺着这条路走下去,便成了大家很自然的想法。 可是,兰米尔是一位独创性很强的科学家。他认为既然那么多科学家用了那么长时间做真空灯泡而效果不佳,为什么不尝试采用与抽真空相反的方法,即充气的方法的呢?

于是,兰米尔建议把各种不同的气体分别充入灯泡,看看各种不同的气体跟钨丝“相处”得怎么样,并采用不同的温度、压力等外界条件进行试验。最后兰米尔发现,在高温下氮气(  )离解,许多蒸发出的钨原子撞击到氮分子后又乖乖地回到了钨丝上。也就是说,氮气对钨丝有保护作用,能使钨丝寿命延长。

就这样,经过4年进一步的研究,兰米尔终于在1913年发明了功率大、寿命长、效率高的充气灯泡。后来,兰米尔又把直形的灯丝圈改成螺旋形,减少了热传导损失,并且发明了以氖气代替氮气而制成的小功率充气灯泡。

1928年,兰米尔由于发明充气灯泡和对高温低压下化学反应的研究作出的突出贡献,获得了美国化工学会颁发的帕金奖章。1932年,兰米尔又获得诺贝尔化学奖。

直到今天……

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