科学解读，到底啥才是真正的「塑料蓝」_风闻

　　这货看着，真的太像塑料了……

　　要不我们一起来玩找茬游戏吧

　　你能一眼看出来哪张图里的蓝色

　　是 iPhone 12 吗？

　　图片来自龙二 Pro 微博

　　最近各家新款手机都在陆续发布上市，毕竟现在陪伴大家时间最长的除了床，应该就是手机了，关心和吐槽也是在所难免的。比如像 iPhone 一个蓝色就能被大家喷上天。

　　虽然有很多人说从各个方面试图去解释，网传的蓝色照片为啥和官网的渲染图差别那么大[1]，但是这又怎么样呢？因为这个 iPhone 12，它看上去真的很塑料啊（

　　#塑料蓝

　　话不多说我们直接进入正题。

　　不知道你有没有仔细观察过你生活中遇到的塑料制品，只要是蓝色的，大多都是深蓝色的，什么天之蓝海之蓝这类浅浅的蓝色都特别少见。大部分你能看到的塑料，上面真的差不多都列出来了。

　　这主要是因为给那些工程塑料提供颜色的，基本都是同一种颜料[2]——酞菁兰。

　　Credit: Giphy, nomalles

　　塑料制品用着色剂[3]一般都是极细微的颗粒状有色颜料，把它均匀地调和在树脂或油中，使塑料制品得到需要的色泽。因为塑料在现在应用的场景十分广泛，所以选用塑料制品着色剂也有很多注意事项，比如一般来说着色剂应当耐高温，在较高温度下仍然具有较好的热稳定性；具有较好的分散性，颜料的颗粒要足够地小，看起来才比较均匀，遮盖率才好。同时也要有较好的光稳定性，一般要求耐光级在 5 级以上。

　　虽然理论上利用黄色和蓝色进行混合，可以得到我们日常生活中更喜欢的湖蓝色，不过配色其实也不是一件容易的事情，有的配出来不均匀，或者颜色不纯。而且工程上，能用就行，哪来那么多讲究呢（

　　Credit: Giphy, PhyllisMa

　　现在使用的蓝色颜料还挺多的，不过不同的颜料应用场景不尽相同，除了用于塑料以外，也有应用于涂料，搪瓷，陶瓷等。比如有钴蓝，采用钴和氧化铝与磷酸结合的方法。还有像诸如普鲁士蓝 (Prussian blue)，

　　，这一类蓝色颜料着色能力强，色彩透明且寒冷，耐光级很高，也有很广泛的应用[5]。著名画作《神奈川冲浪里》[6]，日本浮世绘画家葛饰北斋创作的木版画，里面的蓝色就是普鲁士蓝。他特别喜欢用普鲁士蓝来创作。

　　神奈川冲浪里

　　最新发现的钇铟锰蓝[4]也是一种十分鲜艳的蓝色颜料，它也是200年以来第一种被人们发现的无机蓝色颜料，上一个钴蓝还是 1802 年发现的。

　　当然，一切都打败不了今天我们的主角——「塑料蓝」。

　　#主角诞生记

　　酞菁分子结构图，其分子式为

　　，其中蓝色小球为氮原子，黑色小球为碳原子，白色小球为氢原子

　　说起酞菁铜，要从酞菁[7]的发现开始说起。

　　酞菁的发现其实是一个偶然，怎么感觉科学发现里好多偶然…… 1907年两位化学家 Braun 和 Tehemiac 两人当时在研究邻氰基苯甲酰胺。在他们将这个原本无色的物质加热以后，竟然得到了微量的蓝色物质，不过当时并没有把这个事情放在心上，后来才知道那是酞菁。在大约 16 年以后，Diesbach 和 Weid 在实验过程中将邻苯二腈与溴化铜在一起加热，阴差阳错地却合成了一堆深蓝色物质——而这个物质就是现在「塑料蓝」的主角，酞菁铜。一般可以简写为

　　，

　　代表酞菁环。铜原子塞在上面酞菁分子的中间，替换掉两个氢原子。

　　虽然现在调侃，「好姐妹的感情就像塑料花」，但塑料蓝这个材料真的一点都不「塑料」。它之所以引起现在社会中的广泛应用，最大的原因就是它真的太耐操了，不管你怎么折腾都很稳定，耐强酸，耐强碱，耐光耐热耐辐射，就是一块宝。如果你生物学的比较好的话，其实一眼就能看出来，酞菁铜的结构和人体血液血红蛋白中的血红素，植物光合作用必须的叶绿素十分相近，而这些相似结构的发光起源都是来自分子结构中所具有的共轭

　　键，这也被称为发色团[8]。

　　血红素和叶绿素

　　简单来说，发色团指的就是分子中直接和颜色相关的部分，严格地讲，分子轨道发生跃迁的能量差对应一定颜色范围，而这就是发光的关键。而往环上增加不同的官能团，往环的中心插入不一样的金属原子，则是进一步导致上述几个分子颜色出现区别的原因。比如叶绿素中间是镁离子，而血红素中间是铁离子，酞菁铜则是铜离子。

　　酞菁兰

　　故事说到这里，大家都觉得，是不是觉得常规套路，应该是发现酞菁铜的这么优秀的颜料的科学家，第一件事应该是注册专利，然后开公司办工厂，一夜暴富，走向人生巅峰，就像苯胺紫的发明者威廉·珀金[9]在他 18 岁时干的事情那样。一开始我也是这么想的，不过历史却喜欢和人开玩笑[10]。发现酞菁铜的两位科学家并没有在这基础之上继续解析结构和研究，在这之后是英国伦敦大学 Linstead 详细分析了酞菁铜的物理化学性质。而真正将这份人类智慧的结晶投入生产，则要等到 1935 年英国的 ICI （帝国化学工业）公司和 1937 年美国杜邦公司建立成熟的合成生产线。

　　#想要点蓝，为啥这么难

　　虽然酞菁铜很好用，但也不至于天天用是吧，怎么就抱着这么一个颜料当成宝了呢？其实在因为在整个人类的历史上，「蓝色」的来源都很奢侈……

　　《圣母像》，又名《纺车边的圣母》，达芬奇

　　在西方的古典油画里，蓝色的使用真的是比黄金还要贵。早期人造蓝色颜料埃及蓝的制作工艺当时已经失传，画家们的蓝色的来源大多都是群青，利用青金石制作而成。比如像达芬奇的画作里，蓝色颜料基本上都是只有用在圣母的衣服上，你看那惨白的天空[11]，画家们也是没啥办法，因为真的蓝色不够用。

　　不乏有些画作，比如米开朗基罗《耶稣下葬》因为委托人给不起蓝色颜料，就此烂尾[12]……

　　戴珍珠耳环的少女，维米尔

　　当然，也有一些特殊的画家，在那个蓝色不易得的年代，却依旧十分偏爱蓝色。就比如维米尔画的《戴珍珠耳环的少女》，少女的头巾就是蓝色的。

　　如有雷同，纯属巧合

　　维米尔的大部分画作都很小[13]，而且和绝大多数画家不同，维米尔近乎奢侈地使用群青作画，几乎每张画作上都有大片的蓝色，突出一个任性，更突出一个败家。不过他妻子家境殷实，据传他曾经花光家里积蓄买了一铲子群青来霍霍[14]，可能这也是他画作都很小的原因之一吧…… 再大真的用不起蓝色颜料了。

　　群青颜料的制作方法为把青金石捣碎后，将其与核桃油混合研磨，形成粘稠的膏体用以作为原料。当然现代工业所需的群青颜料早已是人工合成的了。当时世界上唯一一处青金石的产地是阿富汗的东北部，开采以后运送到欧洲，真的要跨越千山万水，根本不够分。从群青的拉丁名 ultramarinus 也可以看出来，真的是「超越海洋」。

　　因为青金石为人称道的蓝色源于内部晶格网状结构中的

　　粒子，对于矿物的含硫量有一定要求[15]。但是硫多了以后，又容易和铁形成黄铁矿伴生在青金石中，金斑点点。所以为了纯净的蓝色，开采青金石以后还要精挑细选。一直到近代，才被各种合成的颜料所取代。

　　提香，《酒神巴库斯与阿里阿德涅》. 只有壕们才能使用的蓝色画画方案. National Gallery, London.

　　在东方，因为画作主要以水墨画为主，和油画使用的溶解颜料的溶剂并不相同，所以中国人都是用「石青」来作为蓝色的来源。比如北宋时期王希孟 18 岁时所做绢本设色画《千里江山图》，真把人给看傻了。相信你只要看过那山河之上的蓝色，一定就会在你心里留下深刻的印象。因为每展开展出一次，都有颜料可能因此脱落，对于用丝绸制作的《千里江山图》更是如此，所以这个画作展出的次数非常少。不过故宫博物院也制作了高清数字版[16]，可以直接点击链接看完整大图，连画作上的小人都看得清。

　　千里江山图，局部，现藏于故宫博物院

　　石青来自蓝铜矿，化学成分为

　　，经常和孔雀石伴生，在我国古代常被称作「丹青」，「青」指的就是石青。作为矿物原料，制作石青的过程需要工匠对蓝铜矿进行仔细的研磨，为了研磨出颜色均匀的石青，需要把颗粒打磨一致[17]，这真的很考验技术。根据最后成品质量，石青在中国画中也分为头青、二青等。

　　#什么样的蓝色最好看

　　虽然上面介绍了很多蓝色，不过我在最后最好还是回归一下正题。

　　就像 iPhone 一样，很多人拿到新手机以后看到网上大家晒图，什么 iPhone  12 的蓝色不好看，明明是便宜的这款才不好看。

　　为了给大家洗洗眼睛，在这里我也给大家推荐一款小编非常喜欢的蓝色。

　　这款蓝色来自一种哺乳动物

　　它叫洛马米长尾猴，2007 年才被发现[18]

　　洛马米长尾猴近照

　　一个大脸盘子，长得有点像猫头鹰

　　安详而又普通

　　不过它的屁屁，却是蓝色的。

　　夺　人　心　魄

　　虽然生物里面蓝色的也有很多

　　但这抹妖艳的蓝色

　　哪个男孩/女孩看了不爱呢？

　　狗头保命，大家评论区见参考资料

　　[1]

　　Navis-MDT 微博: https://weibo.com/3513171522/JqFMZsf71

　　[2]

　　酞菁兰, Chemicalbook: https://www.chemicalbook.com/NewsInfo_948.htm

　　[3]

　　如何选用着色剂，要怎么识别？: http://www.yaosuliao.com/cms/show-1014.html

　　[4]

　　YInMn Blue, wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/YInMn_Blue

　　[5]

　　普鲁士蓝：颜料历史的关键，赵庆宗，知乎: https://zhuanlan.zhihu.com/p/30632629

　　[6]

　　鈷藍、埃及藍、普魯士藍分別長怎樣？淺談藍色的歷史: https://everylittled.com/article/117373

　　[7]

　　酞菁, Pathalocyanine, wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Phthalocyanine

　　[8]

　　发色团, wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Chromophore

　　[9]

　　William Henry Perkin: https://en.wikipedia.org/wiki/William_Henry_Perkin

　　[10]

　　Löbbert, Gerd (2000). Phthalocyanines. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH: https://doi.org/10.1002/14356007.a20_213

　　[11]

　　油画颜料的成分是什么?: https://m.antpedia.com/news/1472938.html

　　[12]

　　维米尔的群青：比黄金更奢侈，知乎专栏《咕咕的艺术八卦》，槿年: https://zhuanlan.zhihu.com/p/40562190

　　[13]

　　维米尔的 12 件轶事，Google 艺术与文化: https://artsandculture.google.com/story/kAKCQGC0Am3YLw?hl=zh-CN

　　[14]

　　蓝色，Itsumademo: https://zhuanlan.zhihu.com/p/85217273

　　[15]

　　关于蓝色的故事，知乎，未名er: https://zhuanlan.zhihu.com/p/24598287

　　[16]

　　千里江山图: https://www.dpm.org.cn/collection/paint/228354.html

　　[17]

　　群青, wikipedia: https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%93%9D%E9%93%9C%E7%9F%BF

　　[18]

　　Hart, John A., et al. Lesula: a new species of Cercopithecus monkey endemic to the Democratic Republic of Congo and implications for conservation of Congo’s central basin. PloS one 7.9 (2012): e44271.: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3440422/