《有趣的制造:从口红到汽车》

　　牛仔裤、巧克力、口红、拉链等东西是怎样做成的？《有趣的制造》向人们一一剖析物质世界的构成，揭示隐藏于受欢迎的食品、舒适的衣物、复杂的机械和创造性的方便用具背后的秘密，其中包含了对各个生产步骤的详细描写，简单的发展历史和定义，还有图片和标注的辅助说明。

　　隐形眼镜

　　发明者：

　　德国吹玻璃工人F. E.马勒（第一次可以覆盖眼睛的眼镜设计，用于矫正视力），1887年；

　　独立研究者阿道夫·尤金·菲克，瑞士内科医师和法国光学仪器商爱德华·考尔特（用微型透镜矫正视力障碍），1888年；

　　约瑟夫·达洛斯，匈牙利内科医师（从人的眼睛提取样板使透镜可以更贴近人的巩膜），1929年；

　　美国验光师威廉姆·范布鲁姆（塑料透镜），1936年；

　　美国验光师乔治·巴特菲尔德博士（角膜透镜，外形贴合眼球的形状替代了原本扁平的设计），1950年；

　　捷克人奥托·威特勒和德拉霍斯拉夫·里姆（使用柔软吸水的塑料来制作隐形眼镜），1960年。

　　美国年销售额：38亿美元

　　隐形眼镜是放入眼睛内佩戴，用于矫正视力的发明物，但是有些人也会使用有色隐形眼镜改变或增强他们眼睛的颜色。这种薄薄的塑料透镜，外形类似于一个微型的碗，在被眼泪覆盖的角膜上漂浮。对解决某些与视力有关的问题，隐形眼镜比传统的框架眼镜更有效。许多人选择隐形眼镜是出于美观的考虑，而喜欢运动的人佩戴隐形眼镜可以给他们带来更大的方便。

　　隐形眼睛的类型

　　一般来说，透镜类型可分为三种：软的、硬的和可透气的。通常软性隐形眼镜佩戴起来更舒服，但比硬性的眼镜更容易使人流泪。硬性隐形眼镜则更容易从眼睛里面脱落出来。可透气的隐形眼镜是前两者的综合，比硬性眼镜更舒服，同时也不太会使人流泪。

　　隐形眼镜通常都是在白天佩戴，晚上摘下来进行清洗。长效隐形眼镜的佩戴时间要长一些，即使在睡觉的时候也不用摘下来。最近，日抛型开始在隐形眼镜的佩戴者中流行起来。这种眼镜通常只佩戴一天就可以扔掉了，省去了每天清洁的麻烦。其他不能丢弃的隐形眼镜通常可以使用两周，然后就需要换一副新的。后者需要每天进行清洁，而且在睡觉时必须摘下来。

　　制作材料

　　塑料是制作所有不同类型隐形眼镜的基本材料。但是不同的透镜会使用不同的聚合物。例如，硬的隐形眼镜是由聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）制成的，而软的隐形眼镜的聚合物，比如，聚甲基丙烯酸-β-羟乙酯（pHEMA）具有吸水的特性，也就是说，透镜能够吸收水分但仍然保持其形状和光学功能不改变。有些特殊的材料也会被用来制作隐形眼镜，但是，不同的生产商使用的材料也不同。

　　研究表明，阳光中的紫外线可能会造成白内障或导致其他眼部疾病。为了避免产生这种问题，生产商发明了可以遮挡有害紫外线的隐形眼镜新材料。生产过程中，在隐形眼镜中加入这种无色透明的有遮挡作用的物质。由于这种新的物质对抗太阳射线时并不能提供完全的保护（它只能保护眼镜覆盖的部分，不包括眼白、眼睑和眼下面的皮肤），所以防止紫外线最好的办法，还是佩戴有调节视力功能的太阳镜。

　　生产过程

　　隐形眼镜主要有两条曲线（见图1）。面向外的曲线（凸透镜）叫做中心前凸曲线（CAC）。这种向外的曲线可以改变折射角（光波接触眼镜的方式）从而满足患者的视觉矫正需要。中心向后曲线（CPC）位于透镜的内侧（凹透镜），需要与患者眼睛的曲线相吻合。通常这两条曲线的形成是通过在车床上切割镜片毛坯，或是使用注模过程制作的。

　　1、使用注模方式制造透镜有几种方法。其中一种比较可靠，可以大量生产的方法是注入成型（见图2）。在注入成型过程中，液态塑料在压力的作用下被注入模子中。一旦它变硬后，这个过程大约需要6个小时，把透镜从模子中取出并冷却。随后透镜被进一步加工完成，或者在车床上切割满足验光报告要求（见第三步）。

　　完全通过注入成型法制造透镜也是可能的，也就是说，不需要在车床上进行切割。近期最新的科技发展使得高度自动化、计算机控制的注入成型过程成为可能。

　　第一步隐形眼镜成型需要将流动的塑料注入小的模子中，然后等其变硬。这些“纽扣”状的镜片随后经过切割，得到符合验光报告要求的形状。

　　第二步 隐形眼镜片同样可以通过切割由硬的塑料棒制成的镜片毛坯制作。把毛坯放在车床上进行切割，有时可能需要使用钻石切割。

　　第三步 把镜片放在研磨机磨料的部位，朝与机器转动相反的方向打磨镜片。在研磨机上的研磨化合物会把镜片的表面打磨成需要的形状。

　　2、隐形眼镜镜片也可以使用车床切割镜片毛坯进行制作（见图2）。首先，制作镜片毛坯——是比最终需要的镜片尺寸稍大的圆形物。镜片毛坯可以从一个塑料棒上进行切割或者从塑料片上压印而获得。接下来，毛坯被固定在一个上面有融化的蜡油的钢扣件上。纽扣随后被放在车床的中间，开始高速旋转。切割工具，可能是钻石或者激光，切割镜片毛坯的凹面使其形成CPC。车床上的指示器可以测量切割的深度以引导透镜制作人员操作。

　　然后带有毛坯的扣件被放到抛光机上，在这个机器上镜片毛坯对着磨料，磨料是旋转的圆盘上面的一层研磨化合物，磨料的形状必须与镜片CPC的曲线相吻合。研磨机向一个方向转动镜片毛坯，而磨料向相反的方向转动，这样磨料就可以抛光镜片表面了。

　　随后抛光后的镜片被放在一个叫做柄轴的钢轴顶上（见图3）。柄轴的顶端被向内打磨成CPC曲线的弧度，因此可以把镜片正面朝上放在上面。柄轴安装在车床上，操作者切割镜片的凸面形成隐形眼镜镜片另外一条重要的弧线——CAC。现在需要抛光镜片的这一面，进行这项操作时需要更换与凸面曲线CAC相符合的磨料。当透镜的这一面抛光完成后，镜片就已经是半成品了。

　　3、为了让隐形眼镜能够与佩戴者的眼部曲线完全贴合，眼片还需要再打磨几条其他的曲线。最终完成的镜片曲线包括外部的前凸曲线和向后曲线，中间的前角曲线和后角曲线，后两个覆盖了镜片形状中最近和次近的边缘（见图3）。接下来还要把镜片放在带有抽气机或两面胶布的柄轴上，柄轴安装在一个车床或研磨机上。使用砂纸或剃刀刀片稍作修剪进行调整。这个时候镜片的直径也要进行微调。

　　4、镜片通过检测后，需要对其进行杀菌消毒处理。为软化镜片，需要把它放入沸腾的盐水混合物中浸泡几个小时（见图3）。最后，镜片就制作完成可以包装了。标准的隐形镜片包装会使用小的装满盐溶液的玻璃小瓶，小瓶用橡胶(资讯,行情)或金属盖子密封。软化的隐形眼镜的吸水材质可以吸收盐溶液——这种溶液的性质与人的眼泪很相似——然后变软并容易弯曲。此时，隐形眼镜就已经制作完毕可以佩戴了。

　　未来的镜片

　　制作隐形眼镜使用的材料值得好好研究。科学家发现了一些能够使塑料的特性更令人满意的化学配方。现在正在研究的一种聚合体是叫硅氧烷的硅氧化合物。硅氧烷形成一层柔软的薄膜，使眼部获得的氧气比现在标准的柔软透镜多25倍。它最终会促使超长佩戴时间的眼镜的发明，使佩戴时间可以长达一周或更长时间。但是，硅氧烷不容易湿润而且表面容易积聚脂肪使镜片表面变得模糊。尽管研究人员相信他们已经找到解决这个问题的方法，但是新产品仍然需要进一步测试，才能投入生产。

　　研究人员同样发现了新的可用于巩膜镜片的聚合物。过去，巩膜镜片戴起来很不舒服，因为会阻挡空气进入眼部，新材料的发明旨在寻找透气性更好的镜片材料。

　　新的透气性材料也要接受检测，而且检测是在航天飞机上进行的。这个实验的设计者认为在地心引力最小（引力接近于零）的情况下，能够使镜片材料比传统实验室制作的聚合物更有效地传递氧气，同时避免破碎。如果商业化生产具有可行性，新一代的隐形眼镜可能需要在太空中进行生产。