磚塊的膨脹變形率與老化時間的四分之一次方成正比。
姚正邦
對於考古學家而言，如何準確地鑑定古蹟建築的年代，是非常重要的
工作。現今多數人所採用的，是一種稱為熱致冷光（thermoluminescence）
法的鑑定方式。這種方式可以顯示建材中的磚塊，經過最後一次熱處理
（窯燒）的時間。但是，這種方法僅適用於鑑定歷史在數百年以上的古蹟。
英國曼徹斯特大學理工學院的Moira Wilson與其同事，發現了一個新的
方法，基本上可以有效鑑定來自各個年代的建築物。
Moira Wilson等人的實驗，其實就是將建材中的磚塊，在乾燥高溫的環境
下加熱，然後觀察加熱前後的大小差異。他們假設：磚塊在老化的過程中，
會因為吸收水氣而逐漸地膨脹。高溫加熱的過程，則會將其所吸收的水分
蒸發，使得磚塊在加熱後會回復到與原先相近、甚至相同的尺寸。他們首先
是將新製成的磚塊置於自然環境中幾個月，然後在攝氏450度的溫度下加熱
兩個小時。結果發現磚塊在加熱後，收縮回復到原先的大小。
接著，他們將新製成的磚塊用高溫蒸汽處理，發現所造成的老化結果與
經過幾世紀自然過程的磚塊相似。這種人工老化的磚塊，在經過前述的高溫
加熱過程後，竟然也回復到原先的尺寸。這個結果促使Moira Wilson等人將
同樣的高溫加熱過程，使用在從真正古蹟建築物上取下的磚塊上。結果，不
論磚塊的年份長短（20年、120年、1900年）與當時的製作方式為何，他們
發現磚塊的膨脹變形率，大約與老化時間的四分之一次方成正比。根據Moira
Wilson的說法，磚塊的膨脹可以用在線性或低維結構中，擴散性的二次水合
作用（「水合作用」是指礦物和水結合，而形成含水礦物，因而體積膨脹。
例如，硬石膏變成石膏。「二次」是指磚塊在其製作過程中已經過第一次的
水合作用，之後在自然或人工老化過程中所吸收的水分，是其第二次的水合
作用）來解釋。如此，如果想測定未知年代的建築物，只要將其建材中的
磚塊加熱，從磚塊大小改變的數據，利用外插法，就可得到大約的數字了。
（科景網：www.sciscape.org提供）
取材自www.nature.com/nsu/030331/030331-5.html
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曾經滄海難為水 除卻巫山不是雲
取次花叢懶回顧 半緣修道半緣君
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