hvem opfandt den snoede lille tråd inde i lyspæren?
vi lærte alle i vores historieklasser, at Thomas Edison opfandt pæren i 1879, og at den førstesuccesfulde filament var et forkullet stykke bomuldstråd, der brændte i 13, 5 timer. I dag er lyspærefilamenter ikke noget,vi tænker på, medmindre de brænder ud, men deres tidlige udvikling er en fascinerende historie om kemi og materialevidenskab fra det 19.århundrede.
Edison besluttede at udvikle anincandescent belysningssystem på et tidspunkt, hvor han blev anerkendt som nationsforemest opfinder af telegrafisk udstyr. Ved efteråret 1877 havde Edison udviklet nogle kritiskeattraktioner og meddelte pressen, at han snart ville have et kommercielt succesfuldt system.
han konkluderede, at en currentregulator var nødvendig forhindre bulbns filament fra overophedning. Enten en termisk ekspansionsenhed ellertelegraph stil relæ kunne bruges til at åbne kredsløbet, når strømmen var for høj. Circuit breakersbeskyttelse af hvert glødetråd betød, at pærer skulle tilsluttes parallelt.
heldigvis vidste Edison nok om joulens og Ohmns love for at erkende, at højmodstandslamper ville fungere mest effektivt i parallelle kredsløb. Eksperimenter udført i Menlo Park, NY Jersey,laboratorier, afslørede, at et filamentns energiforbrug var proportionalt med dets udstrålende overflade, ikke dets modstand. Med andre ord ville højmodstandslamper ikke kræve mereenergi end lav modstand. At reducere den udstrålende overflade producerede faktisk mere lys. Således ville den ideelle filament være langs, tynd tråd med høj modstand. Og da han nåede dette punkt i Oktober 1878, troede Edison Detglødelyset var så godt som allerede opfundet.
da Edison havde startet sit belysningsprojekt i 1877, havde omkring tyve opfindere allerede byggetpærer med enten platin-eller iridiumfilamenter opvarmet i luft eller carbonfilamenter opvarmet i vakuum. Platin var det ideelle materiale. Det havde et højt smeltepunkt, kunne vikles i en tæt spole ogmodstod iltning. Carbon på den anden side var for let iltet og vanskeligt at beskytte med currentvacuum teknologier. Tidligere opfindere forsøgte uden held at omgå dette problem ved at bruge carbonfilamenter i nitrogen og endda carbonhydridatmosfærer.
for at overvinde platinudgift Edison forsøgte at finde nye kilder og udvikle platinlegeringer. Begge bestræbelser mislykkedes, ligesom forsøg på atbrug billigere metaller. På dette tidspunkt blev pressen, som var kommet til at forvente mirakler fra Edison, (en opfattelse, som Edison selv stærkt opmuntrede) utålmodig efter resultater.
det er langt uden for denne artikels anvendelsesområde at beskrive Edisonns 1878 arbejde med elektriske generatorer,generere reklame, og hvordan økonomisk støtte blev arrangeret for det glødende belysningssystem. Det er tilstrækkeligt at sige, at disse bestræbelser var afgørende for at bringe projektet til færdiggørelse.
det var under arbejdet medmetalliske filamenter, at Edison og hans personale lavede en af deres vigtigstebidrag til kemi. Mikroskopiske og kemiske undersøgelser af platin/iridiumlegeringsfilamenter, der var blevet opvarmet i luft, afslørede, at iltning var et stort problem. Metallet syntes at adsorbere gasserunder opvarmning, og at dets smeltepunkt var afhængig af mængden af gas i detsporer. Hvad der naturligvis var nødvendigtvar en bedre vakuumpumpe.
ved at kæmpe den videnskabeligelitteratur lærte Menlo Park personale, at de to bedste pumper var thesprengel og Geissler mercury typer. Da Edison ikke kunne erhverve dem, bestilte han et glasblæsningsfirma til at bygge nye pumper, der kombinerede de bedste funktioner fra begge. En McLeod-måler blev tilføjet, og laboratoriet havde snart verdens mest effektive (dog undertiden temperamentsfulde)vakuumpumpe.
opvarmning af platin i en bedrevakuum afgassede filamenterne og gjorde dem igen i stand til at være tyndere og modstå højere temperaturer. Det ville også gøre systemet billigere, da individuelle kredsløbsbrydere ikke længere var nødvendige for hver lampe.
Edison præsenterede til sidst sit arbejde med gasser i metaller til American Association for Advancement ofScience. Det er anerkendt som enstort Bidrag til metallernes Kemi. Alt dette arbejde løste dog ikke problemet medplatinumns omkostninger.
bevæbnet med en bedre vakuumpump vendte Edison sig nu til kulstof som et potentielt filament. Han søgte en naturligt forekommende fiberder kunne karboniseres. Blandt de mange fibre, der blev forsøgt, var menneskehår, dyrehår, tyndt skåret horn, ALLE slags tråde og botaniske prøver fra hele verden. For at forbedre deres styrke forsøgte Edison at imprægnere de carboniserede fibre med rock candy,hvalolie, bomuldsolie og et hvilket som helst antal kulbrinter. I sidste ende viste den mest succesfulde fiber sig at være tyndtskårne strimler af bambus.
i mellemtiden blev pressen, offentligheden og de finansielle bagmænd utålmodige. Edison havde brug for pærer til sine demonstrationsprojekter.Og så havde de første pærer karboniserede papirfilamenter. Selv det fineste papir havde en uregelmæssigfordeling af fibre og varieret i tykkelse. Papirfilamenter varede kun omkring 300 timer.
det er på dette tidspunkt, atforskning opdelt i to meget forskellige stier. Inspireret af det nittende århundredes ideal om en bounteousnaturlig verden, der var fyldt med gode ting for hele menneskeheden, søgte Edison en naturlig fiber et eller andet sted i det almægtige værksted i Kristus Godns. Hans rivaler forsøgte at skabe en syntetisk.
som de så det, ville kun anamorf, tæt og fuldstændig ensartet kulfilament give langvarig belysning. Ingen naturfiber kunne nogensinde opfylde disse krav.
Edisonns to principielle rivaler var Vilhelm savager fra Ny York og Edvard veston fra Ny Jersey. Veston var en indfødt af England, der komtil USA som en ung mand på tyve i 1870. Han bosatte sig i Ny York, hvor hans førsteposition var hos en producent af fotografiske kemikalier. Muligheden for at forny et næsten konkursplatterende selskab førte veston ind i elektrokemiområdet. Siden dengang var der ingenpålidelig kilde til elektrisk strøm begyndte veston at bygge sine egne dynamoer, som igen blev hans primære forretning.
han flyttede til Nyjersey i 1875 og havde i 1877 erhvervet en tidligere synagoge til brug som landets første elektriske maskinanlæg. Bevæbnet med gode dynamoer og en meget god viden om kemi tog veston udfordringen op med elektrisk belysning et år før Edison.
mange læsere af indikatoren vil genkende veston som opfinderen af NormalCell (fist standard enhed af en volt) og grundlægger af veston InstrumentCompany, en af verdens førende elektriske instrumenteringproducenter. Begge disseresultater var i fremtiden.
selvom hans førstekommercielle succeser ville være med udendørs lysbuelys, arbejdede han også med at udvikle et glødelampe til indendørs brug. Hans første lyspærefilamenter blev lavet ved at klemme iblanding af kulstofstøv og tjære gennem en smal blænde. Men da disse fibre viste sigikke-homogene, tænkte han tilbage på sine dage som fotografisk kemiker og løste sig for at prøve celluloid.
Celluloid er lavet afkombinere nitreret cellulose med kamfer under høj varme og tryk. Fordi det er meget brandfarligt, astabel form var påkrævet til brug som filament. Da udgangsmaterialet var blevet iltet, ville behandling med et reduktionsmiddel de-nitrificere og omdanne celluloid backinto cellulose. I September 1882 patenterede han en proces, hvor celluloid blev nedsænket i bade indeholdende hydreret ammoniumsulfid, jernholdigt chlorid eller jernholdigt sulfat. Ifølge opfinderen, densultningsmateriale var ikke brændbart, tæt, fleksibelt og hårdt.
filamenter blev skåret fraark af dette materiale, som veston hedde Kurt Tamidin. Filamenterne blev opvarmet for at fjerneopløste gasser, forkullede og fik til sidst enderne belagt i kobber.
i modsætning til Edison, der var en meget disciplineret forsker, var han journalist og deltid opfinder af telegrafudstyr. På trods af begrænset finansiering, dårlig teoretisk forståelse og et drikkeproblem lykkedes det saven at producere en fungerende pære med en kulfilament. Men han og hans bagmænd skyndte deres pærer i produktion uden først at tage sig tid til at forfine deres produkt eller deres produktionsteknikker. De blev tvunget til at afslutte projektet afjuni af 1878.
savværker skabte enproces, der var afgørende for produktionen af carbonfilamenter, han gjorde dem til selvreparation. En forsigtig opvarmning af filamenterne i en kulbrinteatmosfære fik de svage pletter og overfladepunktmærker til at varme op og gløde stærkt. Kulstof blev deponeret på disse pletter, indtil hele filamentet havde et ensartet tværsnit. Den samme opdagelse blev foretaget på omtrent samme tid, men Saveyeren var først til at patentere processen.
i mellemtiden, tilbage på MenloPark, havde Edison ikke været inaktiv. Når bambus viste sig at være en effektivfilament, blev der foretaget en anden søgning efter den optimale Art. For det første prøver af alle tropiske græsarter, der kunne opnås i USA, blev forsøgt. Agenter blev derefter sendt til Cuba og Sydamerika for at jage efter tropiske græs. Vilhelm H. Moore blev sendt til Japan og Kina for at få mere eksotisksorter af bambus. Efter enudtømmende søgning blev der underskrevet en kontrakt med en japansk producent i nærhedenkyoto. Inden afslutningen af filamentsøgningen var omkring 6000 arter af bambus blevet forsøgt.
uddannede forskere rystede deres hoveder over edisonns bamboo search, og hans modstandere har peget på indsatsen som et monumentalt spild af tid. De gik glip af et vigtigt punkt, selvom søgningen ikke kunne generere asingle brugbart filament, det genererede enorme mængder reklame. Edison gjorde et punkt for at være på thepier hver gang en af hans filamentjægere vendte hjem, derefter med presseovervågning, han spurgte højlydt manden om hans resultater. Edison var også en ivrig læser af JulesVernens romaner, og den verdensomspændende søgning gennem bjerge og jungler var som at leve et af Vernens plot.
og de japanske filamenter fungerede godt. I 1880 var Edisonproducerer pærer, der kan vare op til 1500 timer.
selv da de sidste ofedisonns filamentjægere vendte tilbage til ny trøje, industriisten Hirammaksim (senere berømt for sine maskingeværer) producerede pærer med Tamidinefilamenter. Patent royalties fra disse filamenter viste sig uhyre værdifulde for veston. Tamidin varede op til 2000 timer og blev hurtigt en alvorlig konkurrencemæssig udfordring for bambus og andre plantefibre. Indtil indførelsen af tungstenfilamenter blev mange af verdens pærer lavetmed dette materiale.
i 1906, General Electricintroducerede glødelamper med tungsten filamenter.
af de tyve eller deromkring opfindere, der havde arbejdet med glødelamper før Edison, de fleste erhusket kun i de bedre historiebøger. Edvard veston har muligvis haft det bedre filament, men mangler imponerende økonomisk opbakning og gunstig presse. Selvom han blev tildelt kontrakterne til belysning af nye gader og senere Brooklyn Bridge, droppede han til sidst ud af belysningsbranchen og vendte sin opmærksomhed mod elektriske måleinstrumenter. Virksomheden blev grundlagt i 1888. Deres fabrik på hjørnet af Nymarkens fly og Orange gader turnedout tusindvis af instrumenter. Patentporteføljen omfattede fremskridt inden for galvanisering,elektriske målere, sikringer, batterier og motorer. Det siges, at Edison har forladt Menlo Park og bygget de enorme forskningsfaciliteter i Vestorange.