几个世纪以来,类心灵的聪明才智会研发奇迹的材料,其用途几乎是无限的,不止一种塑料材料改变了我们的世界。一起来看看这些改变世界的塑料材料。

一、改变世界的塑料——铝泡沫包装


科学家拿一块薄铝板,然后使用镶嵌的滚筒在薄板上形成小的凹痕。与其聚乙烯对应物不同,这些空隙然后用诸如碳酸钙的泡沫材料填充,然后用另一个平的金属片密封。结果:一系列吸收大量能量的气泡,比普通金属板减少30%,将近50倍。它容易制造,而不是太贵,并且很快就可以用于从易货物到自行车头盔的集装箱。

二、改变世界的塑料——钛泡沫


忘记发泡聚苯乙烯和海绵状弹性体:您要拿手的泡沫是由钛制成的。通过用钛粉末和粘合剂的溶液使一个笨重的聚氨酯泡沫饱和,原始泡沫形状的钛晶格,其可被热处理以调整其材料性质。

确切的性质取决于泡沫的孔隙度,但结果是强的,最重要的是令人难以置信的轻。事实上,这种材料只是替代骨骼的完美选择:它具有令人难以置信的机械性能,由于它是多孔的,新骨可以生长和围绕其结构,真正将植入物整合到骨架内。

三、改变世界的塑料——石墨烯气凝胶


这种石墨烯气凝胶夺走了世界上最轻的材料的标题短短几个月前,与比氦低,只是两次氢的0.16毫克/平方厘米的密度3。这东西几乎漂浮。

该材料实际上是使用一种新技术制造的,该技术涉及碳纳米管和石墨烯的冷冻干燥溶液以产生一种碳海绵。所产生的材料既坚固又有弹性,而且光线也非常明显; 甚至可以在油中吸收多达900倍的重量。

四、改变世界的塑料——人造蛛丝

丝绸是大自然的自然之物,但很难批量制作,这就是为什么日本的一家名叫 Spiber的创始人一直在研究如何合成产品。它被设法解释了蜘蛛生产丝心蛋白的基因,这是用来制造超强丝的丝线的关键蛋白质。

创造生物工程细菌,可以生丝非常快速,短短10天内从零开始到成品,创造出一种新型的丝绸。这些细菌饲养糖,盐和其他微量营养素,并迅速生成丝蛋白,将其变成细粉末,经过纺丝和加工制成纤维,复合材料,固体块等。一克丝蛋白生产5.6英里的丝绸。

五、改变世界的塑料——超级胶


用手指粘在一起,你就会感到痛苦,但是想象着用粘合剂将它们粘在一起,粘合剂就是在分子水平上粘合材料:这是真正的痛苦。事实上,牛津大学的一组研究人员创造了一种分子胶,灵感来自化脓性链球菌(Streptococcus pyogenes),即肉食性细菌。自细菌的单一蛋白质 - 它与人类细胞结合使用的蛋白质 - 当与配体蛋白质接触时,会发生分子胶,形成立约粘合剂。开发将蛋白质并入其他分子结构中的方法,以便创造出坚固,强大的选择性胶水。

六、改变世界的塑料——尼龙丝袜

 这也是人们第一次见识了世界上第一种全部由人工合成的纤维——尼龙。原材料制成”的细丝,却有如钢铁般的力量。

尼龙丝袜,它的面市取得了巨大的成功。虽然有时不那么时髦或者实用,但相比那些蚕丝之类的自然产品,尼龙因为有着更为优越的质量,从而在许多方面被投入使用。时至今日,尼龙依然被广泛应用于纤维织物、家居装饰用品、体育用品、乐器的弦和汽车零部件中。

七、改变世界的塑料——生物塑料(Bioplastics)


众所周知,不能被降解的塑料是一种常见的环境污染来源。更糟糕的是,这些我们称之为单体的塑料的构件,来自不能再生的远古的原油。

使用的酶和催化剂,它们使得这种情况开始发生改变。未来极有可能将诸如沼气等可再生能源转化为制造塑料和合成橡胶的主要构件。

由于保存了化石原料,这些材料将变得可持续问题. 

八、改变世界的塑料——自我修复塑料

想象一下:汽车能自我修复刮痕,不需再次喷漆,不用织补沙发座椅;大桥不会老旧,桥墩和桥梁能自我翻新;飞机的机翼和机身能不断自我更新,永不磨损和锈蚀,乘坐永远舒适、安全。

怀特研制了一种类似塑料的材料。它由很多微型胶囊构成,一旦某处出现裂痕或空洞,里面的微型胶囊就会破裂,向破损处释放具有修复作用的试剂,使裂痕得到修复,材料再次聚合。怀特将这项技术产业化,做成涂层,用来保护各种设备,从桥梁到直升机旋翼,使其免遭恶劣环境的侵害。

九、 改变世界的塑料——塑料电子(Plastic Electronics)

大多数聚合物是不导电的绝缘体。艾伦•麦克戴米德(Alan MacDiarmid)、艾伦•黑格(Alan Heeger)和白川英树(Hideki Shirakawa)发现了一个名为聚乙炔的聚合物,通过掺杂过程将杂质引入其中后可导电。在2000年诺贝尔奖的颁奖礼后,聚合物研究的这个领域又一次高潮涌起。

这一过程不仅能使其他类似聚合物导电,其中一些甚至还可以转化为发光二极管(LED),提升了可弯曲电脑屏幕的前景,如下所示。

聚合物依然面临来自同行各业的巨大挑战和激烈竞争,比如硅和有机发光二极管。不过,要寻找便宜的可弯曲电子设备替换件,聚合物是很好的选择,因为它们很容易在溶液中进行处理,并且可以用来3D打印。

在半导体中,聚合物可以作为其他物质的载体,比如导电油墨。这种将聚合物作为导电部分依然需要大量研究。

十、改变世界的塑料——不可思议的发泡材料(foam)

果冻和气凝胶有什么联系?二氧化硅气凝胶有什么性质和用途?这就是马克在本章要给我们介绍的内容。

气凝胶(aerogel),又称为干凝胶。大部分溶剂脱去后,凝胶中液体含量比固体含量少得多,或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体,外表呈固体状,这即为干凝胶,也称为气凝胶。

制出了当时世界上最轻的固体:二氧化硅气凝胶。随后他又做出了其他的气凝胶,其中包括蛋白气凝胶,全世界最轻的蛋白霜.

二氧化硅气凝胶具有的一些独特的性质也让其拥有了特殊的用途,为宇宙飞船、零件轻量化提供了思路,成为宇宙飞船标准绝热材料。

【材料】旭化成将与中国化工在华生产高性能树脂

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