第七章新型材料(3)(1 / 3)

第七章新型材料(3)

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。

塑料“心髒”

1982年12月,在美國西部鹽湖城的猶他大學進行了世界上首例永久性人工心髒的植入手術。患者在手術後19天就能依靠自己的力量站起來,並和家人一起歡度聖誕節。

這顆由塑料製成的世界上第一個人工心髒雖然隻在患者的胸腔裏跳動了1300萬次,使他活了111天又17小時,然而卻開創了人類最重要器官——人工心髒植入人體的新紀元,可以說是醫學上的奇跡。

由於合成高分子材料與人體器官組織的天然高分子有著極其相似的化學結構和物理性能,因而可以植入人體,部分或全部取代有關器官,成為現代醫學的重要支柱。

合成高分子材料通常具有良好的生物相容性,即這種材料能與人體組織結合而不產生排斥、腐蝕和致癌等副作用,而且在人體環境中的老化不明顯。因此,人們通過選用不同成分的聚合物和添加劑等方法來進一步改善材料的抗血栓性和耐久性,以獲得高度可靠的醫用高分子材料。

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)。

液晶

液晶不像普通物質直接由固態晶體熔化成液體,而是經過一個既像晶體又似液體的中間狀態,同時它還具有液體和晶體的某些性質。

液晶的最大特點是:既具有液體的流動性,又具有晶體的各向異性。當液晶的溫度上升到一定值後,它就成為普通的透明液體,可以自由流動;而當溫度降低到液晶的下限溫度後,液晶又變為普通晶體,失去流動性。在這一轉變過程中,有時還伴隨著顏色和色調的變化,這就給液晶顯露才華提供了舞台。

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。

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。

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。