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改變世界的十種塑料新材料

 時間:2020-10-13 00:00:00    瀏覽次數:216    作者:
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幾個世紀以來,類心靈的聰明才智會研發奇跡的材料,其用途幾乎是無限的,不止一種塑料材料改變了我們的世界。一起來看看這些改變世界的塑料材料。

  一、改變世界的塑料——鋁泡沫包裝

科學家拿一塊薄鋁板,然后使用鑲嵌的滾筒在薄板上形成小的凹痕。與其聚乙烯對應物不同,這些空隙然后用諸如碳酸鈣的泡沫材料填充,然后用另一個平的金屬片密封。結果:一系列吸收大量能量的氣泡,比普通金屬板減少30%,將近50倍。它容易制造,而不是太貴,并且很快就可以用于從易貨物到自行車頭盔的集裝箱。

  二、改變世界的塑料——鈦泡沫

忘記發泡聚苯乙烯和海綿狀彈性體:您要拿手的泡沫是由鈦制成的。通過用鈦粉末和粘合劑的溶液使一個笨重的聚氨酯泡沫飽和,原始泡沫形狀的鈦晶格,其可被熱處理以調整其材料性質。

  確切的性質取決于泡沫的孔隙度,但結果是強的,最重要的是令人難以置信的輕。事實上,這種材料只是替代骨骼的完美選擇:它具有令人難以置信的機械性能,由于它是多孔的,新骨可以生長和圍繞其結構,真正將植入物整合到骨架內。

  三、改變世界的塑料——石墨烯氣凝膠

這種石墨烯氣凝膠奪走了世界上最輕的材料的標題短短幾個月前,與比氦低,只是兩次氫的0.16毫克/平方厘米的密度3。這東西幾乎漂浮。

  該材料實際上是使用一種新技術制造的,該技術涉及碳納米管和石墨烯的冷凍干燥溶液以產生一種碳海綿。所產生的材料既堅固又有彈性,而且光線也非常明顯; 甚至可以在油中吸收多達900倍的重量。

  四、改變世界的塑料——人造蛛絲

絲綢是大自然的自然之物,但很難批量制作,這就是為什么日本的一家名叫 Spiber的創始人一直在研究如何合成產品。它被設法解釋了蜘蛛生產絲心蛋白的基因,這是用來制造超強絲的絲線的關鍵蛋白質。

  創造生物工程細菌,可以生絲非??焖?,短短10天內從零開始到成品,創造出一種新型的絲綢。這些細菌飼養糖,鹽和其他微量營養素,并迅速生成絲蛋白,將其變成細粉末,經過紡絲和加工制成纖維,復合材料,固體塊等。一克絲蛋白生產5.6英里的絲綢,

  五、改變世界的塑料——超級膠

用手指粘在一起,你就會感到痛苦,但是想象著用粘合劑將它們粘在一起,粘合劑就是在分子水平上粘合材料:這是真正的痛苦。事實上,牛津大學的一組研究人員創造了一種分子膠,靈感來自化膿性鏈球菌(Streptococcus pyogenes),即肉食性細菌。自細菌的單一蛋白質 - 它與人類細胞結合使用的蛋白質 - 當與配體蛋白質接觸時,會發生分子膠,形成立約粘合劑。開發將蛋白質并入其他分子結構中的方法,以便創造出堅固,強大的選擇性膠水。

  六、改變世界的塑料——尼龍絲襪

這也是人們第一次見識了世界上第一種全部由人工合成的纖維——尼龍。原材料制成的細絲,卻有如鋼鐵般的力量。

  尼龍絲襪,它的面市取得了巨大的成功。雖然有時不那么時髦或者實用,但相比那些蠶絲之類的自然產品,尼龍因為有著更為優越的質量,從而在許多方面被投入使用。時至今日,尼龍依然被廣泛應用于纖維織物、家居裝飾用品、體育用品、樂器的弦和汽車零部件中。 

  七、改變世界的塑料——生物塑料(Bioplastics)

眾所周知,不能被降解的塑料是一種常見的環境污染來源。更糟糕的是,這些我們稱之為單體的塑料的構件,來自不能再生的遠古的原油。

  使用的酶和催化劑,它們使得這種情況開始發生改變。未來極有可能將諸如沼氣等可再生能源轉化為制造塑料和合成橡膠的主要構件。

  由于保存了化石原料,這些材料將變得可持續問題.   

  八、改變世界的塑料——自我修復塑料

想象一下:汽車能自我修復刮痕,不需再次噴漆,不用織補沙發座椅;大橋不會老舊,橋墩和橋梁能自我翻新;飛機的機翼和機身能不斷自我更新,永不磨損和銹蝕,乘坐永遠舒適、安全。

  ,懷特研制了一種類似塑料的材料。它由很多微型膠囊構成,一旦某處出現裂痕或空洞,里面的微型膠囊就會破裂,向破損處釋放具有修復作用的試劑,使裂痕得到修復,材料再次聚合。懷特將這項技術產業化,做成涂層,用來保護各種設備,從橋梁到直升機旋翼,使其免遭惡劣環境的侵害。

  九、 改變世界的塑料——塑料電子(Plastic Electronics)

  大多數聚合物是不導電的絕緣體。艾倫?麥克戴米德(Alan MacDiarmid)、艾倫?黑格(Alan Heeger)和白川英樹(Hideki Shirakawa)發現了一個名為聚乙炔的聚合物,通過摻雜過程將雜質引入其中后可導電。在2000年諾貝爾獎的頒獎禮后,聚合物研究的這個領域又一次高潮涌起。

  這一過程不僅能使其他類似聚合物導電,其中一些甚至還可以轉化為發光二極管(LED),提升了可彎曲電腦屏幕的前景,如下所示。

  聚合物依然面臨來自同行各業的巨大挑戰和激烈競爭,比如硅和有機發光二極管。不過,要尋找便宜的可彎曲電子設備替換件,聚合物是很好的選擇,因為它們很容易在溶液中進行處理,并且可以用來3D打印。

  在半導體中,聚合物可以作為其他物質的載體,比如導電油墨。這種將聚合物作為導電部分依然需要大量研究。

  十、改變世界的塑料——不可思議的發泡材料(foam)

果凍和氣凝膠有什么聯系?二氧化硅氣凝膠有什么性質和用途?這就是馬克在本章要給我們介紹的內容。

  氣凝膠(aerogel),又稱為干凝膠。大部分溶劑脫去后,凝膠中液體含量比固體含量少得多,或凝膠的空間網狀結構中充滿的介質是氣體,外表呈固體狀,這即為干凝膠,也稱為氣凝膠。

  制出了當時世界上最輕的固體:二氧化硅氣凝膠。隨后他又做出了其他的氣凝膠,其中包括蛋白氣凝膠,全世界最輕的蛋白霜.

  二氧化硅氣凝膠具有的一些獨特的性質也讓其擁有了特殊的用途,為宇宙飛船、零件輕量化提供了思路,成為宇宙飛船標準絕熱材料。

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