问题

为什么蓝图(Blueprint)是蓝色的?

回答
蓝图(Blueprint)之所以是蓝色的,这背后有着一段有趣的历史和技术原因,主要与早期复制技术以及化学显影过程有关。要详细解释这一点,我们需要回顾一下蓝图的起源、制作方法以及它如何演变成一种代表“设计图”的通用术语。

一、 蓝图的起源与早期复制技术

蓝图技术的真正名字叫做氰版印刷术(Cyanotype Process)。这项技术在19世纪中期被开发出来,作为一种相对廉价且易于使用的复制图纸的方法。在蓝图技术出现之前,复制技术非常昂贵和耗时,通常需要手工绘制复本,或者使用更复杂的印刷方法。

谁发明了蓝图? 氰版印刷术最早由英国科学家约翰·赫歇尔爵士(Sir John Herschel)在1842年发现。尽管赫歇尔爵士是科学家,他并没有将这项技术主要应用于艺术或摄影领域,而是认为它可以在科学记录和复制方面发挥作用。
为什么需要复制技术? 在工业革命时期,工程师、建筑师和发明家需要一种快速、准确地复制他们设计图纸的方法,以便与同事、工匠和客户共享。手工复制不仅慢,而且容易出错。

二、 氰版印刷术的化学原理与“蓝色”的由来

蓝图之所以呈现出独特的蓝色,完全取决于其化学反应过程。

1. 感光材料的制备: 制作蓝图的第一步是将纸张(或其他基底,如布料)浸泡在一种含有两种关键化学物质的溶液中:
柠檬酸铁铵(Ferric Ammonium Citrate): 这是一种对紫外线敏感的铁盐。
铁氰化钾(Potassium Ferricyanide): 这是一种显影剂,与还原态的铁离子反应会产生蓝色沉淀。

这两种化学物质在黑暗中混合,并均匀涂布在纸张表面。纸张在干燥后就变成了一层对光敏感(尤其是紫外线)的感光层。

2. 曝光过程: 将原始的图纸(通常是黑色线条绘制在透明或半透明纸上的底片)放在涂有感光材料的纸上,然后暴露在强烈的光源下,通常是阳光。
光的作用: 光线(特别是紫外线)穿透透明区域,照射到感光层上。在被光照射到的区域,柠檬酸铁铵中的三价铁离子(Fe³⁺)被还原成二价铁离子(Fe²⁺)。
遮挡作用: 在原始图纸上绘制的黑色线条会阻挡光线,因此这些区域下方的感光层不会被照射到,其中的三价铁离子也就不被还原。

3. 显影过程: 曝光完成后,将纸张浸泡在水中进行冲洗。
冲洗的作用: 未被光照射到的区域,感光层中未被还原的三价铁离子和柠檬酸铁铵仍然溶解在水中,会被冲洗掉。
显色反应: 在被光照射到的区域,三价铁离子被还原成了二价铁离子(Fe²⁺)。当二价铁离子(Fe²⁺)遇到溶液中的铁氰化钾时,会发生化学反应,生成一种不溶于水的蓝色沉淀,称为铁蓝(Prussian Blue),化学式通常表示为 Fe₄[Fe(CN)₆]₃。这种颜色非常鲜艳且持久。

所以,最终形成蓝图的颜色是:
蓝色区域: 是原图纸上透明或半透明的区域,光线穿透,感光层被激活,产生铁蓝。
白色区域: 是原图纸上绘制有黑色线条的区域,光线被阻挡,感光层未被激活,后续冲洗时未被还原的化学物质被洗掉,形成白色(纸张本身的颜色)。

三、 蓝图的优点与缺点

优点:
成本低廉: 相较于其他复制方法,制作蓝图的材料成本较低。
操作简便: 不需要复杂的设备和专业的暗房技术(虽然需要避免强光)。
复制精度高: 能够准确地复制原始图纸的细节。
图像稳定: 形成的铁蓝色非常稳定,不易褪色。

缺点:
颜色单一: 只能产生蓝色和白色的线条。
易受潮湿影响: 在湿度较高的环境中,显影效果可能会受到影响。
缺乏层次感: 无法表现灰度变化,只能是黑白(或蓝白)的对比。

四、 蓝图成为“设计图”的代名词

尽管蓝图最初是一种特定的复制技术,但随着时间的推移,它在工程、建筑和设计领域变得如此普遍和关键,以至于“蓝图”这个词本身开始演变成“详细的计划”、“设计草案”或“宏伟的规划”的代名词。

人们习惯于将工程师和建筑师手中那些用这种蓝色纸张复制出来的图纸称为“蓝图”。
因此,即使后来出现了更先进的复制技术(如复印机、扫描仪、CAD软件),人们仍然保留了“蓝图”这个称呼来指代各种设计图纸和规划。

总结来说,蓝图之所以是蓝色的,是因为它的制作工艺——氰版印刷术——依赖于一种名为“铁蓝”的蓝色化学物质的形成。这种特定的化学反应在曝光和显影过程中产生了蓝白相间的图像,而这个过程因其经济实惠和易于操作,在早期成为了复制设计图纸的主要方式,最终使得“蓝图”一词本身就代表了设计和规划。

网友意见

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因为以前的图纸不是印出来的,是晒出来的,是蓝色的。

在物资并不丰富的年代,它能呈现出复印的效果。

小时候,父母所在的单位里专门有个部门叫“描图室”。

一张白纸黑字的图纸(或者任意颜色),上面铺一张透明的硫酸纸,把图纸细细描绘出来。

然后把绘有图的硫酸纸铺在专门的晒图纸上,被紫外线一晒,晒图纸就变蓝了,被笔画挡住的地方没有晒到就仍然是白色。

这样一来,描一次图,想要多少张图纸就能晒出多少张图纸。

而且还有个好处:不能改。

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蓝图 (blueprint)正得名于以前工程图纸的蓝色底色 。用的是一种特殊工艺,cyanotyping,1842年由英国天文学家、摄影家约翰-赫歇尔 (John Herschel) 发明。就是发现天王星,红外辐射,和发现珊瑚不是植物的那个赫歇尔......的儿子。约翰-赫歇尔还发明了用硫代硫酸钠作为银盐摄影的定影剂,“正片”“负片”词汇就来自于他。

原料有柠檬酸铁氨或草酸铁,加上铁氰化钾。



用一种晒图纸,事先用柠檬酸铁氨和铁氰化钾 K3[Fe(CN)6] 浸泡过。

把工程图纸画在或者抄在硫酸纸等透光介质上,衬在晒图纸上方,用紫外光曝光,有笔画的部位紫外光被隔绝,没有笔画的部位就会被曝光。

柠檬酸铁氨在暴露于紫外光下时,发生晶格内氧化还原反应,柠檬酸根还原Fe3+产生Fe2+。这时候用水漂洗,Fe2+结合K3[Fe(CN)6] 产生微小的普鲁士蓝沉淀,即亚铁(II)氰化铁(III) Fe4[Fe(CN)6]3,这是一种深蓝色沉淀,牢固附着在纸纤维上,属于无机染料,不褪色不虫蛀,见光不分解,遇水不化。

没有反应的柠檬酸铁氨可以用双氧水或氧气分解,最后水洗除去,剩余亚铁氰化铁附着在纸上,呈现深蓝色。

亚铁氰化铁虽然含氰基,但氰基是锁定状态的,无毒性。也用于油画颜料。


最终结果,蓝图


以上是蓝图,用了一个半世纪,是蓝底白线。

在上世纪中后期,又有一种用重氮染料感光的图,感光后熏氨水显色,是白底蓝线。

重氮染料这种其实叫白图 (whiteprint),以区分于蓝图。

白图怕受潮,易褪色,遇水字迹化开。蓝图耐久,不模糊,不掉色,耐水(本来制作时就要反复水洗),无法修改。白图常在提前施工或者没有最终确定施工图的时候用来临时使用,最终依据仍然以蓝图为准。


现在这些都渐渐被计算机图纸代替了,可以用计算机打印掩膜,也可以直接打印在最终的蓝图上。从计算机生成的话可以任意反色处理,或者直接打印蓝色颜料,所以什么底色、什么线色都能实现。

因为后来计算机图纸的普及,白图和蓝图又重新混为一谈了。


计算机打印图纸也不是普通的打印机。普通打印机一两年就开始褪色了,也不耐水渍,不能长期保存。

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