超轻雨伞的伞骨究竟是什么材料？

吉林省长春市第十六中学 冯 健

超轻雨伞的伞骨究竟是什么材料？

吉林省长春市第十六中学 冯 健

一天，小丽妈妈逛商场时，意外发现一款“超轻折叠雨伞”。这雨伞外观和普通钢骨雨伞一模一样，但重量却轻了很多，而且比钢骨雨伞便宜，于是小丽妈妈也给女儿买了一把。

这把雨伞的“轻”引起了小丽的好奇，她用家里的弹簧秤进行了测量，发现钢骨雨伞的重量为500 g，而新买的雨伞仅为200 g。仔细观察，两把雨伞的主要差别在于支撑伞布的伞骨不同。那么，超轻雨伞的伞骨是由什么材料制成的呢？

小丽根据其密度小的特点，猜想该材料可能是塑料；又根据其外观呈银白色具有金属光泽，猜想该材料可能是金属。根据所学知识，密度小的金属有锂、镁、铝，但锂、镁的价格很高，在日常生活中并不常见，而纯铝密度较小且呈银白色。另外小丽又想到，2008年北京奥运会时使用的非常轻盈的祥云火炬就是采用铝合金和中空塑件设计而成的，这超轻雨伞的伞骨是否也与铝合金有关呢？经过一番思考后小丽做出了以下猜想：

猜想一：超轻雨伞的伞骨是用塑料制成的；

猜想二：超轻雨伞的伞骨是用纯铝制成的；

猜想三：超轻雨伞的伞骨是用铝合金制成的。

事实究竟是以上猜想中的哪一种呢？小丽来到实验室进行了如下实验：拆下超轻雨伞上的一根伞骨，用砂纸打磨后插入盛有稀盐酸的烧杯中，观察到伞骨表面有气泡产生。塑料与稀盐酸是不反应的，而铝可以与稀盐酸反应生成氢气，因此猜想一不成立。

小丽回想起曾学过的纯金属与合金的有关知识：纯金属很软易变形，用纯金属做成的链条的接口处很容易变形脱钩；合金硬度较大坚韧度强，往往比组成它的纯金属具有更好的性能，我们日常使用的金属材料大多数属于合金。因此，小丽认为铝合金较适合用来制作雨伞的伞骨，即猜想二不成立，猜想三可能成立。

那么支撑伞布的伞骨常用哪些材料呢？小丽又到网上进行了搜索，得到了以下信息：以前的伞骨大多为木质、竹制材料，随着科技的发展出现了携带方便的折叠伞，折叠伞的伞骨有铁骨、钢骨、铝合金骨、电着骨、树脂骨等。其中钢骨最为结实耐用，防风性好，但重量大；铁骨也很坚硬，但时间久了易生锈，且重量大；铝合金骨重量小，抗蚀性强，但不适合在大风大雨中使用；电着骨、树脂骨具有良好的耐酸性能，相对轻巧便携，是目前轻便系列伞具中使用较多的，但易折，防风性能不佳。

综合以上实验及分析，小丽觉得该轻质雨伞的伞骨很可能就是铝合金。那么，铝合金是铝和哪些成分融合在一起形成的呢？她又查阅资料得知，按照加工方法的不同可将铝合金分为两大类：变形铝合金和铸造铝合金，其中的铸造铝合金又分为铝硅合金、铝铜合金、铝镁合金、铝锌合金和铝稀土合金。合金的性能与组成它的纯金属不同，这就像厨师炒菜时那样，若在菜里加入各种调料，便可改善菜的色、香、味，使菜的营养价值更高！

小丽高兴极了，她感悟到科学探究就是不断获取信息、验证猜想是否正确的过程！