強(qiáng)度驚人 新型熱固性材料可自我愈合
http://www.sxbltgs.net 時(shí)間:2015年2月28日 關(guān)注數(shù):707 次 |
摘要：“泰坦”的偉大意義在于，不僅是強(qiáng)度高，更可貴的是它居然可以降解、可以回收�，F(xiàn)在已經(jīng)確定，它是人類創(chuàng)造出來(lái)的第一種可回收的且具有工業(yè)用強(qiáng)度的熱固性材料。
2014年5月，美國(guó)IBM公司意外發(fā)明了新一代熱固性聚合物。與現(xiàn)在廣泛使用的聚合物不同，新一代熱固性聚合物不但更輕、強(qiáng)度更高，更重要的是，它
可全部回收，且具有自我修復(fù)功能，能大大減少浪費(fèi)與污染。據(jù)悉，IBM阿爾馬登研究院的研究員珍妮特·加西亞(Jeannette
Garcia)在做實(shí)驗(yàn)時(shí)因疏忽忘記添加了某種試劑，卻意外發(fā)現(xiàn)燒瓶中的溶液突然硬化，結(jié)成了一種大塊。這塊材料牢固地粘在玻璃上，她準(zhǔn)備用錘子將它弄下
來(lái)。但當(dāng)她用錘子敲擊這塊東西時(shí)，它竟然紋絲未動(dòng)，沒(méi)有一絲裂縫�！爱�(dāng)我意識(shí)到它的強(qiáng)度有多高的時(shí)候，我知道我必須搞清楚，我究竟做出了什么�！奔游鱽�
說(shuō)。
強(qiáng)度驚人 新型熱固性材料可自我愈合
她的同事們馬上饒有興趣地對(duì)這塊物質(zhì)進(jìn)行了認(rèn)真研究。不看不知道，一看嚇一跳。原來(lái)，珍妮特·加西亞竟然在無(wú)意中生成了一個(gè)全新的熱固性聚合物族群。他
們的研究成果以介紹性文章的形式發(fā)表在權(quán)威的《科學(xué)》雜志上，但出于巨大商業(yè)利益的保密原因，外界普通人一般難以知曉具體的配方和工藝。他們給這種新材料
取名叫“泰坦”—和那條著名的沉船同名，古希臘神話中的巨人一族。
首先我們需要搞清楚什么叫“熱固性”聚合物。我們知道塑料是所 謂的高分子聚合物，就是一些有鏈有環(huán)有分叉的大分子聚合在一起（這種聚合方式有個(gè)專有名詞叫“交聯(lián)”)。由于成分和結(jié)構(gòu)不同，塑料分為熱塑性和熱固性兩大 類。熱塑性的塑料遇熱會(huì)變軟，這是因?yàn)樗鼈兊姆肿渔湺际蔷�型或帶支鏈的結(jié)構(gòu)，分子鏈之間無(wú)化學(xué)鍵產(chǎn)生，加熱時(shí)就會(huì)軟化、流動(dòng)，而且冷卻變硬的過(guò)程只是物理 變化，不是化學(xué)變化。而熱固性的塑料與此不同，它在第一次加熱時(shí)可以軟化流動(dòng)，但加熱到一定溫度，就會(huì)產(chǎn)生某種化學(xué)反應(yīng)—分子鏈之間形成了橫向的化學(xué)鍵， 整塊材料成為三維立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而固化變硬。這種變化是不可逆的，即使再次加熱，也不能再變軟流動(dòng)了。正是借助這種特性，熱固性塑料可以進(jìn)行成型加 工，利用第一次加熱時(shí)的塑化流動(dòng)，在模具中成型，進(jìn)而固化成為確定形狀和尺寸的制品。凡是用于隔熱、耐磨、絕緣、耐高壓電等在惡劣環(huán)境中使用的塑料，大部 分是熱固性塑料，老百姓在日常生活中最熟悉的應(yīng)該是鍋的把手和高低壓電器。
很多事物的最大優(yōu)點(diǎn)往往也就是它的最大缺點(diǎn)。熱固性塑 料也是如此。據(jù)統(tǒng)計(jì)，它的產(chǎn)量占每年全世界聚合物產(chǎn)量的三分之一，是個(gè)天文數(shù)字，日久天長(zhǎng)積累下來(lái)，嚴(yán)重的問(wèn)題就出來(lái)了—這東西不僅不能再熔融，而且是完 全不能降解的，該怎么處理它？如果任其發(fā)展下去，早晚有一天，地球上將推滿廢舊的熱固性塑料！
于是，“泰坦”的偉大意義就體現(xiàn)出來(lái)了—不僅是強(qiáng)度高，更可貴的是它居然可以降解、可以回收。現(xiàn)在已經(jīng)確定，它是人類創(chuàng)造出來(lái)的第一種可回收的且具有工業(yè)用強(qiáng)度的熱固性材料。
試想一下，此種強(qiáng)度的塑料，可以代替汽車(chē)上的大量鋼鐵部件，而且它比鋼鐵輕得多，甚至可以取代飛機(jī)上的許多材料。有關(guān)方面已經(jīng)進(jìn)行過(guò)測(cè)算研究，認(rèn)為全世 界對(duì)堅(jiān)固耐用的可回收材料的需求，很快就會(huì)飆升。有人大膽推測(cè)，至遲在2016年，歐洲和日本會(huì)將這種材料應(yīng)用到95%的汽車(chē)零部件當(dāng)中去（估計(jì)剩下的那 5%，也就是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸和活塞這些在超高溫條件下工作的部件了）。這無(wú)疑對(duì)汽車(chē)工業(yè)來(lái)說(shuō)是一場(chǎng)革命。
令人驚喜的還不止這些。加西亞和她的同事已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這一材料族群的第二種形式，在低溫下能夠自己愈合、像果凍狀的物質(zhì)，他們叫它“海德魯”�！叭绻惆阉环謨砂�，然后再放回去，兩塊又緊緊地結(jié)合在一起了�！奔游鱽喺f(shuō)，它可以用于制作黏合劑或自愈涂料等。
相信這對(duì)于有車(chē)一族來(lái)說(shuō)又是一個(gè)極大的利好，甚至對(duì)交警們和保險(xiǎn)公司的職員們也是個(gè)福音—我們經(jīng)常在馬路上看到這樣的場(chǎng)景：兩輛小車(chē)，發(fā)生了剮蹭事故， 盡管兩輛車(chē)的價(jià)錢(qián)加在一起可能也不到10萬(wàn)元，但兩個(gè)司機(jī)吵得面紅耳赤，全然不顧堵在后邊的汽車(chē)長(zhǎng)龍一眼望不到頭，直到警察和一腦門(mén)官司的保險(xiǎn)公司理賠員 千辛萬(wàn)苦地趕到才算完—其實(shí)僅僅是為了幾條刮痕而已。將來(lái)好了，用“海德魯”之類的可愈合材料作為汽車(chē)表面的涂層，剮剮蹭蹭的小事故就不用打架訛人送修理 廠了，過(guò)一陣子它自己就長(zhǎng)好了！豈不皆大歡喜？
當(dāng)然，這只是個(gè)小小的應(yīng)用，實(shí)際上比這有意義得多的用途還有的是。珍妮特·加西亞相信，新的熱固性材料除了滿足上述需求，還能在更廣闊的領(lǐng)域如防腐抗菌涂料、藥物緩釋、黏合劑、3D打印、水凈化處理等范圍內(nèi)得到應(yīng)用。
強(qiáng)度驚人 新型熱固性材料可自我愈合
首先我們需要搞清楚什么叫“熱固性”聚合物。我們知道塑料是所 謂的高分子聚合物，就是一些有鏈有環(huán)有分叉的大分子聚合在一起（這種聚合方式有個(gè)專有名詞叫“交聯(lián)”)。由于成分和結(jié)構(gòu)不同，塑料分為熱塑性和熱固性兩大 類。熱塑性的塑料遇熱會(huì)變軟，這是因?yàn)樗鼈兊姆肿渔湺际蔷�型或帶支鏈的結(jié)構(gòu)，分子鏈之間無(wú)化學(xué)鍵產(chǎn)生，加熱時(shí)就會(huì)軟化、流動(dòng)，而且冷卻變硬的過(guò)程只是物理 變化，不是化學(xué)變化。而熱固性的塑料與此不同，它在第一次加熱時(shí)可以軟化流動(dòng)，但加熱到一定溫度，就會(huì)產(chǎn)生某種化學(xué)反應(yīng)—分子鏈之間形成了橫向的化學(xué)鍵， 整塊材料成為三維立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而固化變硬。這種變化是不可逆的，即使再次加熱，也不能再變軟流動(dòng)了。正是借助這種特性，熱固性塑料可以進(jìn)行成型加 工，利用第一次加熱時(shí)的塑化流動(dòng)，在模具中成型，進(jìn)而固化成為確定形狀和尺寸的制品。凡是用于隔熱、耐磨、絕緣、耐高壓電等在惡劣環(huán)境中使用的塑料，大部 分是熱固性塑料，老百姓在日常生活中最熟悉的應(yīng)該是鍋的把手和高低壓電器。
很多事物的最大優(yōu)點(diǎn)往往也就是它的最大缺點(diǎn)。熱固性塑 料也是如此。據(jù)統(tǒng)計(jì)，它的產(chǎn)量占每年全世界聚合物產(chǎn)量的三分之一，是個(gè)天文數(shù)字，日久天長(zhǎng)積累下來(lái)，嚴(yán)重的問(wèn)題就出來(lái)了—這東西不僅不能再熔融，而且是完 全不能降解的，該怎么處理它？如果任其發(fā)展下去，早晚有一天，地球上將推滿廢舊的熱固性塑料！
于是，“泰坦”的偉大意義就體現(xiàn)出來(lái)了—不僅是強(qiáng)度高，更可貴的是它居然可以降解、可以回收。現(xiàn)在已經(jīng)確定，它是人類創(chuàng)造出來(lái)的第一種可回收的且具有工業(yè)用強(qiáng)度的熱固性材料。
試想一下，此種強(qiáng)度的塑料，可以代替汽車(chē)上的大量鋼鐵部件，而且它比鋼鐵輕得多，甚至可以取代飛機(jī)上的許多材料。有關(guān)方面已經(jīng)進(jìn)行過(guò)測(cè)算研究，認(rèn)為全世 界對(duì)堅(jiān)固耐用的可回收材料的需求，很快就會(huì)飆升。有人大膽推測(cè)，至遲在2016年，歐洲和日本會(huì)將這種材料應(yīng)用到95%的汽車(chē)零部件當(dāng)中去（估計(jì)剩下的那 5%，也就是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸和活塞這些在超高溫條件下工作的部件了）。這無(wú)疑對(duì)汽車(chē)工業(yè)來(lái)說(shuō)是一場(chǎng)革命。
令人驚喜的還不止這些。加西亞和她的同事已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這一材料族群的第二種形式，在低溫下能夠自己愈合、像果凍狀的物質(zhì)，他們叫它“海德魯”�！叭绻惆阉环謨砂�，然后再放回去，兩塊又緊緊地結(jié)合在一起了�！奔游鱽喺f(shuō)，它可以用于制作黏合劑或自愈涂料等。
相信這對(duì)于有車(chē)一族來(lái)說(shuō)又是一個(gè)極大的利好，甚至對(duì)交警們和保險(xiǎn)公司的職員們也是個(gè)福音—我們經(jīng)常在馬路上看到這樣的場(chǎng)景：兩輛小車(chē)，發(fā)生了剮蹭事故， 盡管兩輛車(chē)的價(jià)錢(qián)加在一起可能也不到10萬(wàn)元，但兩個(gè)司機(jī)吵得面紅耳赤，全然不顧堵在后邊的汽車(chē)長(zhǎng)龍一眼望不到頭，直到警察和一腦門(mén)官司的保險(xiǎn)公司理賠員 千辛萬(wàn)苦地趕到才算完—其實(shí)僅僅是為了幾條刮痕而已。將來(lái)好了，用“海德魯”之類的可愈合材料作為汽車(chē)表面的涂層，剮剮蹭蹭的小事故就不用打架訛人送修理 廠了，過(guò)一陣子它自己就長(zhǎng)好了！豈不皆大歡喜？
當(dāng)然，這只是個(gè)小小的應(yīng)用，實(shí)際上比這有意義得多的用途還有的是。珍妮特·加西亞相信，新的熱固性材料除了滿足上述需求，還能在更廣闊的領(lǐng)域如防腐抗菌涂料、藥物緩釋、黏合劑、3D打印、水凈化處理等范圍內(nèi)得到應(yīng)用。
(來(lái)自:新金融觀察)
