35生物降解塑料
生物降解塑料是一種能被土壤中的微生物和酶分解掉的塑料,也就是像植物一樣能自然腐敗的合成物。通常,最簡單的辦法是在塑料中添加澱粉,以削弱和破壞分子長鏈的結合力,使其達到微生物能消化分解的程度,最後將它分解成水和二氧化碳。
美國農業部采用的方法是,在塑料中加入40%~50%的凝膠狀澱粉;而美國另一家公司則加入經有機矽耦聯劑處理後的澱粉和少量玉米油不飽和脂肪酸作為氧化劑。這些塑料在堆肥條件下經過3~5年後才能分解。顯然,它們的成本高,降解期長,難以普遍使用。
36化學降解塑料
生產化學降解塑料,通常加入的是由澱粉包裹的能促進降解的聚合物和玉米油一類的氧化劑,因而成本較低。用這種塑料製成的包裝物被埋在土裏後,細菌會吃掉其中的澱粉,就剩下千瘡百孔的網狀物。隨後,塑料中的氧化劑與土壤裏的鹽和水發生作用,產生氧化物,對殘留在塑料中的分子鏈進行破壞。在理想的情況下,半年左右塑料就會分解成粉末狀,幾年後完全分解,完成化學降解過程。
37光照降解塑料
光照降解塑料中含有能吸收陽光紫外線的羥基,依靠紫外線來破壞塑料中結實頑固的分子鏈,從而使塑料變脆和崩解。現在有些食品包裝袋和瓶罐就使用這種塑料製成,它的分解腐爛過程同化學降解塑料一樣,也會留下一堆殘渣,需要好幾年才能完全降解掉。
38高吸水性塑料
高吸水性塑料是一種具有強吸水能力的新型食品保鮮包裝材料,它能吸收相當於自身重量幾百倍甚至上幹倍的水分,吸水膨脹後即便加壓,它也能保持滴水不漏。用這種材料存放蔬菜、水果,可以長期保持水分和防止潰爛。
39導電塑料
塑料本來是一種廣泛使用的不導電絕緣材料,可是一旦能導電就如虎添翼。20世紀80年代初期,導電塑料還是實驗室裏的“嬌兒”,如今已走向社會大顯神通了。
說來有趣,導電塑料是在實驗失誤中偶然發現的。那是1970年的一天,日本築波大學的白川教授在指導學生做用乙烯氣製取聚乙炔的實驗時,學生誤將比實際需要量多1000倍的催化劑加入試劑中,結果得到的不是應得到的黑色聚乙炔粉末,而是一種銀光閃閃的薄膜。與其說它是塑料,不如說更像金屬。後來,白川教授和美國科學家一起研究這種塑料薄膜時發現,往塑料中摻入碘後它居然能導電,而且電導率增加了3000萬倍。
40分離膜
高分子分離膜是20世紀80年代初迅速發展起來的一種高分子新材料。它的特長是:能從混合物中有選擇地提取所需要的固體、氣體或液體物質。它為什麼會有這種出色的本領,人們還不十分清楚,但大致上可以認為是以濃度差或壓力差作為驅動力而選擇透過的結果。這種分離膜按分離方式不同,可分為分離混合氣體的氣體分離膜、分離液體和蒸氣的有機液體分離膜、分離水溶液中溶質和離子的液體透析膜、分離水與溶液的逆滲透膜等。
通常,分離膜可以用一種高分子材料製作(如分離水和酒精的分離膜是采用聚乙烯酸製成的,厚度為50微米),也可以用兩種或多種高分子材料的共聚體製成,如采用聚二甲矽氧烷—聚碳酸酯共聚體等。
實際上,分離膜在結構上類似有著很多網眼的篩網,不過這些網眼是人的肉眼看不見的,它們其實就是分離膜的高分子鏈之間的間隙,其大小至多隻有一根頭發絲的1/600(約0.1微米)。
41高分子纖維
高分子纖維問世比較早。美國杜邦公司在20世紀30年代就已用己二酸和己二胺製成尼龍-66;隨後德國用己內酰胺聚合成功聚酰胺6,即尼龍-6。這種尼龍高分子纖維的應用日益廣泛,從美觀耐用的尼龍絲襪、衣著、繩索、魚網、地毯到飛機輪胎的簾子線、降落傘,到處都有它的蹤跡。
1941年,英國卜內門公司用對苯二甲酸和乙二醇為原料製成了滌綸。由於滌綸的吸濕性能和衣著性能都比尼龍好,而且可與棉、毛、麻混紡,因而發展很快,已成為世界產量最多的高分子合成纖維。另外,滌綸還可製成薄片和塑料,用來製作無紡布、絕緣纖維和絕緣帶,以及軟片、錄音帶、錄像帶、繩索、飲料容器等。聚丙烯睛可用水做增塑劑,紡成絲即成睛綸。睛綸具有羊毛感,可紡成毛線;睛綸耐日曬,因而是製作帳篷、船帆和汽車頂蓋的優質材料。
42導電纖維
英國於20世紀70年代中期首先研製成導電纖維,它是在合成纖維表麵覆蓋上一層導電微粒碳黑而製成的。到了80年代,美國和日本等國采用複合紡絲技術,競相開發了各種類型的導電纖維,其導電層都采用了含有碳黑的聚合物。這些導電纖維可用來製作防電纜繩、防電刷、防電磁帶、除靜電工作服、抗菌襪、抗靜電地毯和電磁波屏蔽製品,以及收塵濾袋和輸送皮帶等,廣泛用於航天、電子、通信、石油采運、火力發電、煤礦開采等許多方麵。
43吸汗纖維
人們還利用高分子材料的吸水性能製成了吸汗纖維。這種新型高分子纖維的表麵上有許多微細小孔,而在纖維內部這些小孔是互相連通的。人們穿上用這種纖維製作的衣服,當出汗時,汗水便通過小孔擴散到纖維表麵,或者從相連通的小孔擴散到其他小孔中,最後由纖維表麵蒸發掉,使人感到舒適。由於這種纖維透氣性好,已廣泛用它來製作運動服裝,如球類運動服、登山運動服和滑雪運動服等。
44抗菌纖維
抗菌纖維也是高分子纖維的主要成員。顧名思義,是因為在它的纖維內含有抗菌劑。這種抗菌劑可以緩慢地釋放出來,用來殺死各種細菌。抗菌纖維常用來製作窗簾、地毯、毛巾被和運動服等。
45光導纖維
在信息傳輸方麵大顯神通的光導纖維,是高分子纖維中的後起之秀。光導纖維,就是能傳送光線的纖維,簡稱“光纖”。1964年,美國杜邦公司首先研製成以聚甲基丙烯酸甲酯為線芯的塑料光纖。這種光纖是由兩種折射率不同的塑料複合而成的,即由起著導光作用的芯線和折射率低於芯線而能將光閉合在芯線內的皮層鞘構成。通常用的光纖直徑為0.1~3毫米,而芯與鞘兩種材料的搭配是以兩種材料折射率相差0.1為標準的。
46塑料光纖
用聚苯乙苯和聚甲基丙烯酸甲酯等高分子材料製成的塑料光纖,比用石英製作的光纖更優越,具有耐彎折、加工性好、與光源和受射器結合效率高,以及價格低廉等優點,是一種頗有競爭力的光纖材料。這種塑料光纖可用來製作光導向器、光學傳感器、顯示盤、照明裝置、數字與成像顯示,以及複印或傳真線路等。此外,它還可在裝飾、醫用內窺鏡、燈具和玩具中得到應用,有著廣闊的發展前景。
47變色纖維
變色纖維是根據光照射到纖維表麵高低不平部位時引起反射、折射和幹涉產生的不同顏色的原理,製成的一種新型高分子纖維。這種變色纖維是采用兩種熱收縮性不同的聚合物混合織成細絲,以便獲得具有高低不平部位的織物表麵。這樣,就會使進入人眼的正反射光減少,而被纖維或纖維之間吸收和反射,從而產生色彩變化的效果。這種纖維還具有蓬鬆、柔軟的性能,用它製成的衣服備受年青人的喜愛。
48複合材料
複合材料這個名字聽起來有點生疏,其實它早已在日常生活中發揮作用了,像石灰中加麻刀、鋼筋混凝土等都可說是屬於複合材料家族的成員。由此可知,複合材料就是由兩種或兩種以上材料組合成的一種新材料,其中一種材料作為基體,另一種材料作為增強劑。
大家知道,任何單一的材料都有其長處,也有其短處,不可能十全十美。如果將不同的材料結合在一起,使它們揚長避短,發揮各自的優勢,就可能得到一種性能優異的新材料。由於用這種方法可以按照實際需要選擇組成材料,設計出各種各樣的新型複合材料,所以將複合材料也稱為“設計材料”。
49納米材料
納米材料,也叫超微粒材料。它是一種小而又小,難以想象的細小粒子或粉末,所以稱為超微粒子或超微粉末。
通常,把1毫米分割為1000份,每1份就叫1微米;再把1微米分割為1000份,每1份就是1納米。超微粒子就是指直徑大小為納米的固體顆粒,“納米材料”的名字也便由此而來。
50碳納米管
碳納米管,它的強度比鋼要高100倍,其重量隻有鋼的1/6。它們非常微細,5萬根超級纖維並排在一起,才隻有一根頭發絲那麼粗。
專家們對碳納米管抱有很大希望,他們認為碳納米管可能成為未來理想的超級纖維材料。
碳納米管的結構與“布基球”類似,“布基球”式結構就是球麵結構的碳分子。由於它的發現,發現者榮獲1997年的諾貝爾化學獎。實際上,這項諾貝爾化學獎公布時,它已經不是什麼新奇的東西。因為人們對碳納米管結構的研究早在5年前就開始了。
普林斯頓 NEC研究所的托馬斯·埃布森認為,碳納米管已經成為“最佳纖維”的首選材料。還有些人則認為它們會成為最佳超微細導線。一根碳納米管的直徑隻有現在的超高速芯片上的最細線條寬度的1/100。諾貝爾化學獎得主——休斯敦賴斯大學教授理查德·斯莫利認為,碳納米管會成為理想的導體,其導電性能很可能會遠遠超過鋼。他和他的同事們相信碳納米管最終將成為納米級芯片上的導線材料。
51納米催化劑
美國勞倫斯—伯克利實驗所的分子設計實驗室的研究人員和伯克利加州大學的研究人員,已成功地開發出納米量級的催化劑。他們在原子力探針的尖端塗以鉑,原子力顯微鏡變成為納米量級的催化反應裝置。研究人員又以烷基疊氮分子作為研究對象,取其 10×10平方微米的麵積作為樣本的區域。這裏以鉑塗層作為催化劑,試圖增加疊氮化合物分子中的氫原子,從而使原有的疊氮化合物分子變成為鹵氮化合物分子。研究人員為了觀察這種催化反應,在此過程中添加了一種熒光物質,這種物質隻與鹵氨化合物結合,而不與疊氨化合物結合。結果,在顯微鏡中,可以看到探針掃過的區域泛起綠色的熒光。這就表明原子力顯微鏡可以作為催化反應裝置,可以精確控製材料表麵上的化學反應點。研究人員認為,選擇合適的反應物和催化劑以及其他分子,人們就有可能組裝成各種各樣的複雜納米結構。
52製取納米材料
用一般機械粉碎法很難獲得納米材料,通常采用熔融金屬霧化法和氣體沉積法來製取納米材料。霧化法凝結力強,產量高,但顆粒不太均勻;氣體沉積法能獲得清潔的超微粒子,而且顆粒大小易於控製。
80年代末,日本研製成一種衝擊式超微粉碎機,能製造直徑1微米以下的超微粉末。德國科學家於90年代初發明了一種生產金屬超微粒子的新方法,是在一個封閉室內放進金屬,然後充滿惰性氣體氦,再將金屬加熱變成蒸氣,於是金屬原子在氦氣中冷卻成金屬煙霧,並使金屬煙霧粘附在一個冷卻棒上,再把棒上像碳黑一樣的納米大小的粉末刮到一個容器內;如果要用這些粉末製作零件,就可將它們模壓成零件形成,通過燒結即可製成納米材料零件。
53毫微塑料
這種新型材料是在普通塑料中複合進了最新的毫微技術(即納米技術)而形成的一種猶如具有靈感的新材料。它的奧妙就在於材料本身被電子化了,即在材料中容納了許多超微型計算機、超微型傳感器和超微型發射器等電子器件,使其不僅具有自動化的功能,而且還具備了感知周圍事物並能作出反應的能力。例如,采用這種材料製作的坐椅,不僅能幫助端坐者坐下或站起,還能按照主人的需要來隨心所欲地變換坐椅的形狀,使靠坐者能獲得像靠坐在高背軟墊椅上那樣舒適的感覺。此外,在日常生活中,智能坐椅還能根據男女老少對坐椅舒適性的不同要求,自動進行升溫或冷卻,以提供靠坐的舒適性,甚至還能記憶家庭中每個成員對坐椅的特殊偏愛。