金缕玉衣中的学问

金缕玉衣中的学问

1968年，考古工作者在河北满城汉代中山靖王刘胜（汉武帝之兄）墓中挖掘出为其陪葬的“金缕玉衣”，该品让看者惊叹不止：远在2100多年前，当时的工匠们就能制作出如此精湛的工艺品，这反映了当时我国的一些能工巧匠的制作技术已达到了相当高的水平。然而，“巧妇难为无米之炊”，金缕玉衣杰作的问世，除工匠的灵脑巧手之外，还与所用的材料“金”具有极好的延展性能有关。下面的数据或许能给读者对于金的“延展水平”有一直观的认识：金可制成10^－5毫米厚的金箔，可拉成0．5毫克／米的细丝。从这两个数据出发，根据金的密度就可以算出每1立方厘米的纯金，应重18．88克，共可展成100平方米大小的金箔，或拉成37．8千米长的金丝。

金为什么具有如此良好的延展性呢？这仍需从其晶体结构中寻找原因。金属原子的电子云多为球形或接近球形，金属键又无方向性和饱和性。因此在金属原子间形成晶体时，每个原子总是在几何因素允许的前提下，与尽可能多的其他金属原子形成金属键。也就是说，金属晶体的结构，可归结为相同半径的圆球作紧密堆积所形成的结构。为了了解这种结构的特点，我们可以从线到面、到空间来加以分析。先由大小相同的乒乓球一个挨着一个地排成一列，形成一个“密置列”；再由一个一个密置列，彼此平行且相差半个周期排在同一平面上，就构成了一个密置层，如图6－4所示。

图6－4　等径圆球的密置层

再将密置层一层接着一层的摞起来，就形成了等径圆球的密堆积结构。在密置层之间作堆积时，为了使其堆得密，上一层的球要落在下一层的空隙处，如图6—5所示。

图6－5　密置层之间的堆积

由等径圆球作最紧密的空间堆积共有两种不同结构类型，其中一种因能抽取出立方面心晶胞，被称为立方最密堆积，或A1型最密堆积，其立方面心晶胞的结构如图6—6所示。在立方面心密堆结构中，与立方体的4条体对角线的垂直方向上，都是密置层的方向，因此这种结构所形成的密置层的机会最多。又因密置层之间彼此平行地发生相对平移破坏的金属键最小，所需能量最低，故金属沿此方向平面展开最易，这种晶体结构就表现出了最好的延展性。实验测定表明，金、银、铜、铂、铝等金属的晶体结构正是这种结构，再加上工匠们的能工巧手，金缕玉衣的问世也就不难理解了。

图6－6　立方面心密堆晶胞