中国古时候复合材料技术的想法是怎样形成的
发布时间：2020-02-16 00:03:08 点击率：
复合材料是由两种或两种以上性能存在一定差距的材料复合成的，它具有比单一材料更为优良的综合机械性能，它也是我国古代一项重要的技术成就。在我国古代，复合方式主要有嵌铸和热锻两种，先秦时期的铁刃铜钺、两色剑，汉后的刚关头斧，以及刃部嵌钢的刀剑，皆使用了复合材料工艺。金属复合技术约发明于商代中期，之后一直沿用了下来，并随着治金技术的发展而不断地改变自己的工艺形态，从而较大地改善了兵刃器的使用性能，对我国古代社会生产和社会生活产生了许多积极的影响。
从人类历史上看，大凡一项重要技术成就的获得，都可能与两方面因素有关，一是大量的生产实践，二是先进科学原理和技术思想的影响。我国古代的复合材料技术的产生和发展，也是在这两方面因素影响下获得的。历代匠师、技术家们的大量实践，积累了许多有益的经验，而“刚柔相济”的技术思想，则可以较快地使这些经验得到提高和升华。
金属复合材料技术的发展
我国古代金属复合材料技术至迟发明于商代中期。1972年，河北藁城台西商代中期遗址出土1件铁刃铜钺，钺身铜质，刃部陨铁质。1977年，北京平谷刘家河商代中期墓出土铁刃铜钺1件，也是钺身铜质，刃部陨铁质。此两器制作工艺基本相同，皆是先锻制陨铁刃，之后再将之嵌入器身铸范中，一起制范，嵌铸成型。如是，此铁刃铜钺就获得了既锋利、又坚韧，既刚且柔的性能。这是我国古代金属复合材料技术的早工艺形态。
其实，与此相类的工艺形态，及其技术思想，并非始见于商代中期，它与新石器时代某些石刃骨刀、石刃骨匕首是密切相关、一脉相承的。
1973年，甘肃永昌鸳鸯池马厂文化遗址曾出土过石刃骨刀和石刃骨匕首两种工具，皆由骨柄骨身嵌入石刃而成。其石刃骨刀计有两种做法：一种由三部分，即骨柄、骨身、石刃组合制成；骨身一侧开一深槽，石刃嵌入其中。一种只由石刃和骨身两部分组合制成，骨柄与骨身是一块整料，骨身的一侧亦开一深槽，作为夹刃之用。匕首由4部分，即1片骨质器柄、1片骨质器身、2片石质器刃组合制成，骨质器身的两侧皆开有深槽，作为夹固石刃。这些石刃骨刀、石刃骨匕首，都使用了一种较为坚硬的石片为刃，而用较为柔初的材料为器身。两种材料，处于两个不同的部位，各自充分发挥了自己的长处和优势，从而取得了技术效果。
然而，石刃骨刀和石刃骨匕首，亦非铁刃铜钺的技术源头，在更为原始的工具，即旧石器时代的“复合工具”中，亦可找到类似的工艺形态或身影。此所谓“复合工具＂，原是考古学家用来称呼木、石复合器的，它的常见形态是木身(柄)石刃。
1963年，峙峪遗址旧石器时代晚期地层出土一件钺形小石刀，其质为半透明水晶，一侧呈新月形锋刃，宽约3厘米，另一侧凸起。此凸起部分的两侧见有修理痕迹，顶端也经过了加工，器形周正。全器加工精细、小巧美观。人们认为，这小石刀是嵌入木质柄内而使用的。这是我国所见年代较早的一件木、石复合工具。
此外，河北阳原虎头梁出土过一种尖状器，很可能也是带柄工具的投射头。下川遗址出土过不少细小石刃器，当也是嵌于木(骨)柄上使用的。这些木、石复合工具与前述石刃骨刀不同处是，此石刃较小，且装于柄端，是装柄工具的早期工艺形态。在旧石器时代早、中期，一般工具都是无柄的，人们直接以手把握石器，所以这种复合工具的使用，便具有两方面的意义：一是器柄的使用，它延长了人的手臂，增大了力矩；二是石刃的使用，增强了刀部的砍伐能力。它是人类在旧石器时代获得的一项较为重要的技术成就，从而也在思想上给人们留下许多有益的启示。
旧石器时代的木、石复合，新石器时代的骨、石复合，商代中期的青铜与陨铁复合，它们的工艺形态自然存在许多差别，但它们都有一个相同点，即都使用了两种不同的材料，使刃部得到了加强，达到了刚柔相济的目的，改善了工具的使用性能。
一项先进的技术，总是在当代人的实践中，在前人经验和先进技术思想的基础上产生出来的。而一旦产生出来，它便会随着时代的发展，不断改换自己的工艺形态，丰富自己的内容，提炼自己的思想，以满足日益变化着、增长着的社会的需要。
商代中期时，我国的青铜技术刚刚兴盛，人工冶铁尚未出现，为适应新时代、新材料的特点，人们发明了以陨铁为刃，青铜为身的金属复合工具。春秋战国时期，青铜合金技术已发展到相当高的水平，人们又发明了双青铜嵌铸的两色剑，以含锡量稍高的锡青铜或铅锡青铜为刃，以含锡量稍低、含铜含铅量稍高的青铜为脊，刚柔相济，优势互补，将复合材料技术发展到一个新的阶段。在两色剑上，我们同时还看到了石刃骨匕首的身影。
两汉之后，青铜器衰落，钢铁技术兴起，人们又发明了刃部嵌钢技术，以含碳较高的铁碳合金为刃，以含碳量稍低的铁碳合金为器身，复合锻焊而为一器，把复合材料技术，发展到一个更高的水平。不管时代如何发展，材质如何变化，复合工具的基本形态，复合材料的基本原理，刚柔相济的技术思想，却是始终如一的。
文献上关于“刚柔相济”的记载
先人们的大胆实践，不断地丰高着自己的经验，丰富着民族的文化和思想。由大量实物资料可知，复合材料技术和刚柔相济的思想都是产生较早的，而“刚柔相济”的思想，也早就成了我国古代哲学思想的一个重要组成部分。
《左传》昭公二十年：“清浊、大小、短长、疾徐、裏乐、刚柔、迟速、高下、出入、周疏，以相济也。”在此明确地谈到了多对矛盾的对立和统一，如清浊相济、大小相济、短长相济…以及刚柔相济等。这也是较早提到“刚柔相济”，并将之作为一个哲学范畴的地方。接着，同卷又云：“不竟不絿，不刚不柔。布政优优，百禄是遒。和之至也。”这也是把刚、柔当成了哲学范畴中的一对矛盾。这两段论述，显然都是在长时期的生产、生活实践中归纳、提炼出来的。
此外，其他许多先秦著作也曾多次从哲学的角度谈到过刚、柔的对立和统一。如《周易?系辞上》说：“刚柔相推，而生变化。”“系辞下”载：“刚柔相推，变在其中矣。”
汉代之后，在哲学领域和生产领域中，有关刚、柔的命题和术语被更广泛地使用开来。《准南子?精神训》:“刚柔相成，万物乃形。”《盐铁论?禁耕》篇载：“秦楚燕齐，力士不同；刚柔异势，巨小之用。”同书“讼贤”篇载：“大夫曰：刚者折，柔者卷。故季由以强梁死，宰我以柔弱杀。”这都是用刚、柔这对矛盾所包含的哲学道理来论述治国方略。同书“水旱”篇载大夫曰：“吏明其教，工致其事，则刚柔和，器用便。”这是以“刚柔和”来描述农具的使用性能。《周易参同契》:“乾刚坤柔，配合相包；阳禀阴受，雌雄相须；须以造化，精气乃舒。”此“刚柔”亦属哲学范。
假若说复合工具在蒙昧时期依然是一种生产经验的话，那么，商周之后，“刚柔相济”便提升成了一种哲学思想。在此之后的各种复合工具、复合材料，则既是生产经验，又是在哲学思想指导下的一种实践。宋《梦溪笔谈》卷十九所说：“古人成以剂钢为刃，柔铁为茎干，不尔则多断折。”以及明宋应星《天工开物》卷十“锤锻”谈到的多种复合材料技术，都清楚地表明了这一点。
