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論文摘要:材料在我們身邊可謂是無處不在,而塑料在所有材料中用途是非常廣泛的。塑料以其優(yōu)越的特性成為21世紀的寵兒,被廣泛應用于各個領(lǐng)域。雖然塑料對環(huán)境造成了危害,但塑料制品在我們生活中的作用是不容忽視的,而塑料也不會被其他材料替代,因為塑料有其優(yōu)越的性能。下面我就塑料的定義、特性、用途以及塑料的歷史和新型塑料的發(fā)展作一下簡單的介紹,以下是對塑料的分類論述。
關(guān)鍵詞:塑料、塑料的定義、塑料的分類、塑料的特征、降解塑料、導電塑料、塑料光纖。
前言:隨著塑料工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展,當前世界塑料總產(chǎn)量已超過1.5億噸,其用途已滲透到國民經(jīng)濟各部門以及人民生活的各個領(lǐng)域,已和鋼鐵、木材、水泥并列成為四大支柱材料。但隨著塑料產(chǎn)量的不斷增長和用途的不斷擴大,其廢棄物中塑料的重量比已達10%以上,體積比則達30%左右,它對環(huán)境的污染、對生態(tài)平衡的破壞已引起了社會的極大關(guān)注,為此,高效的塑料回收利用技術(shù)和降解塑料的研究開發(fā)已成為塑料工業(yè)界、包裝工業(yè)界發(fā)展的重要發(fā)展戰(zhàn)略,而且成為全球矚目的研究開發(fā)熱點。
一、塑料的定義
塑料是指以樹脂(或在加工過程中用單體直接聚合)為主要成分,以增塑劑、填加劑、潤滑劑,著色劑等添加劑為輔助成分,在加工過程中能流動成型的材料。
塑料主要有以下特性:①大多數(shù)塑料質(zhì)輕,化學穩(wěn)定性好,不會銹蝕;②耐沖擊性好;③具有較好的透明性和耐磨耗性;④絕緣性好,導熱性低;⑤一般成型性、著色性好,加工成本低;⑥大部分塑料耐熱性差,熱膨脹率大,易燃燒;⑦尺寸穩(wěn)定性差,容易變形;⑧多數(shù)塑料耐低溫性差,低溫下變脆;⑨容易老化;⑩某些塑料易溶于溶劑。
二、塑料的分類
塑料的分類體系比較復雜,各種分類方法也有所交叉,按常規(guī)分類主要有以下三種:一是按使用特性分類;二是按理化特性分類;三是按加工方法分類。
1、按使用特性分類
根據(jù)名種塑料不同的使用特性,通常將塑料分為通用塑料、工程塑料和特種塑料三種類型。
⑴通用塑料
一般是指產(chǎn)量大、用途廣、成型性好、價格便宜的塑料,如聚乙烯、聚丙烯、酚醛等。
⑵工程塑料
一般指能承受一定外力作用,具有良好的機械性能和耐高、低溫性能,尺寸穩(wěn)定性較好,可以用作工程結(jié)構(gòu)的塑料,如聚酰胺、聚砜等。
在工程塑料中又將其分為通用工程塑料和特種工程塑料兩大類。
通用工程塑料包括:聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、改性聚苯醚、熱塑性聚酯、超高分子量聚乙烯、甲基戊烯聚合物、乙烯醇共聚物等。
特種工程塑料又有交聯(lián)型的非交聯(lián)型之分。交聯(lián)型的有:聚氨基雙馬來酰胺、聚三嗪、交聯(lián)聚酰亞胺、耐熱環(huán)氧樹指等。非交聯(lián)型的有:聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亞胺、聚醚醚酮(PEEK)等。
⑶特種塑料
一般是指具有特種功能,可用于航空、航天等特殊應用領(lǐng)域的塑料。如氟塑料和有機硅具有突出的耐高溫、自潤滑等特殊功用,增強塑料和泡沫塑料具有高強度、高緩沖性等特殊性能,這些塑料都屬于特種塑料的范疇。
①增強塑料。增強塑料原料在外形上可分為粒狀(如鈣塑增強塑料)、纖維狀(如玻璃纖維或玻璃布增強塑料)、片狀(如云母增強塑料)三種。按材質(zhì)可分為布基增強塑料(如碎布增強或石棉增強塑料)、無機礦物填充塑料(如石英或云母填充塑料)、纖維增強塑料(如碳纖維增強塑料)三種。
②泡沫塑料。泡沫塑料可以分為硬質(zhì)、半硬質(zhì)和軟質(zhì)泡沫塑料三種。硬質(zhì)泡沫塑料沒有柔韌性,壓縮硬度很大,只有達到一定應力值才產(chǎn)生變形,應力解除后不能恢復原狀;軟質(zhì)泡沫塑料富有柔韌性,壓縮硬度很小,很容易變形,應力解除后能恢復原狀,殘余變形較小;半硬質(zhì)泡沫塑料的柔韌性和其他性能介于硬質(zhì)、軟質(zhì)泡沫塑料之間。
2、按理化特性分類
根據(jù)各種塑料不同的理化特性,可以把塑料分為熱固性塑料和熱塑料性塑料兩種類型。
⑴熱固性塑料
熱固性塑料是指在受熱或其他條件下能固化或具有不溶(熔)特性的塑料,如酚醛塑料、環(huán)氧塑料等。熱固性塑料又分甲醛交聯(lián)型和其他交聯(lián)型兩種類型。
⑵熱塑料性塑料
熱塑料性塑料是指在特定溫度范圍內(nèi)能反復加熱軟化和冷卻硬化的塑料,如聚乙烯、聚四氟乙烯等。熱塑料性塑料又分烴類、含極性基因的乙烯基類、工程類、纖維素類等多種類型。
①烴類塑料。屬非極性塑料,具有結(jié)晶性和非結(jié)晶性之分,結(jié)晶性烴類塑料包括聚乙烯、聚丙烯等,非結(jié)晶性烴類塑料包括聚苯乙等。
②含極性基因的乙烯基類塑料。除氟塑料外,大多數(shù)是非結(jié)晶型的透明體,包括聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯等。乙烯基類單體大多數(shù)可以采用游離基型催化劑進行聚合。
③熱塑性工程塑料。主要包括聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚苯醚、聚對苯二甲酸乙二酯、聚砜、聚醚砜、聚酰亞胺、聚苯硫醚等。聚四氟乙烯。改性聚丙烯等也包括在這個范圍內(nèi)。
④熱塑性纖維素類塑料。主要包括醋酸纖維素、醋酸丁酸纖維素、塞璐珞、玻璃紙等。
3、按加工方法分類
根據(jù)各種塑料不同的成型方法,可以分為膜壓、層壓、注射、擠出、吹塑、澆鑄塑料和反應注射塑料等多種類型。
膜壓塑料多為物性的加工性能與一般固性塑料相類似的塑料;層壓塑料是指浸有樹脂的纖維織物,經(jīng)疊合、熱壓而結(jié)合成為整體的材料;注射、擠出和吹塑多為物性和加工性能與一般熱塑性塑料相類似的塑料;澆鑄塑料是指能在無壓或稍加壓力的情況下,傾注于模具中能硬化成一定形狀制品的液態(tài)樹脂混合料,如MC尼龍等;反應注射塑料是用液態(tài)原材料,加壓注入膜腔內(nèi),使其反應固化成一定形狀制品的塑料,如聚氨酯等。
三、塑料的革命
今天我們每個人都被塑料包圍著。從兒童玩具到儀器和容器,從計算機和電話機的外殼到汽車輪胎及其他部件,從尼龍緊身內(nèi)衣到航天飛機零部件,我們的生活被牢牢地拴在大分子的長鏈上。用科學術(shù)語來說,具有這些大分子鏈的化合物稱為聚合物。塑料究竟是怎樣制成的,怎樣生產(chǎn)出日用物品?有哪些不同尋常的應用前景呢?當然,人們最關(guān)心的恐怕還是如何處理和再利用這些難以自然降解的塑料,因為這與環(huán)境保護密切相關(guān)。
聚合物的分子非常大,有時甚至是幾百萬個相同的小分子頭尾相接而得到一個極長的分子。聚合物也稱高分子化合物,不全是人工合成的。在自然界也有天然的大分子:各種生命形式中的蛋白質(zhì)、土豆和糧食中的淀粉,或者木材的主要成分纖維素都是高分子物質(zhì)。與一個水或氧的分子相比,高分子化合物的一個大分子要比它們大上數(shù)十倍乃至千萬倍。
對天然聚合物進行加工可獲得人造聚合物,使物質(zhì)的特性得到加強,從而增強它的性能。從纖維素可生產(chǎn)人造絲,它是像蠶絲一樣細和光滑的纖維,但強度極高。
完全人工合成的聚合物“誕生”于1935年,杜邦化學公司實驗室研究人員華萊士合成了尼龍的第一個大分子。這種強度極高的紡織纖維的開發(fā)開創(chuàng)了我們稱為“材料革命”的時代。
不久,除了尼龍的“后幾代”紡織纖維外,以塑料和橡膠形式出現(xiàn)的合成聚合物迅速從實驗室研究過渡到日常生活的應用之中,并且以質(zhì)量和價格的優(yōu)勢排擠了木材、金屬等傳統(tǒng)材料。
當進一步的研究弄清楚了合成聚合物具有的潛能時,一場真正的革命才爆發(fā)了:為制造一件產(chǎn)品不再需要從現(xiàn)有的少數(shù)材料中去搜尋,而是根據(jù)產(chǎn)品性能的要求,去設計生產(chǎn)適合該產(chǎn)品需要的材料。
四、不同塑料的不同表現(xiàn)
無論是一個飲料瓶、一件防風衣還是一盤錄像帶,這些完全不同的東西都是用相同的聚會物制成的,只要把聚合物加以適當改變,就會使它們呈現(xiàn)出如此不同的性質(zhì)。
只要改變聚合物大分子的結(jié)構(gòu),也就是說改變它的基礎(chǔ)分子的數(shù)量和排列方式,就能賦予它優(yōu)于另一種材料的特性(如彈性、可塑性等等)。聚合物間的差別不僅取決于構(gòu)成聚合物的原子的不同性質(zhì)和這些原子所確定的鍵的種類,而且還取決于它們的大分子鏈的結(jié)構(gòu),即大分子在空間的排列。每一個不同結(jié)構(gòu)就意味著形成一種新的聚合物,并具有與原有的聚合物不同的性能。
聚合物之間的重要差別還在于它們的結(jié)晶程度,即大分子順序排列的程度。可分為結(jié)晶聚合物和非結(jié)晶聚合物,結(jié)晶聚合物的鏈是有規(guī)則和有序排列的,非結(jié)晶聚合物的鏈是不規(guī)則排列的。如果聚合物結(jié)晶程度比較高,產(chǎn)品就會更堅硬結(jié)實但可塑性差,反之亦然。在合成樹脂、纖維和橡膠中,合成橡膠是結(jié)晶結(jié)構(gòu)較少的聚合物。
不斷開發(fā)出多種多樣的加工方法也使聚合物具有了更廣泛用途,使用不同的加工方法可以使相同化學結(jié)構(gòu)的高分子材料獲得非常不同的表面特性。所以,做成風衣或絨衣的紡織纖維只是把合成樹脂的大分子鏈“拉長”而已,不“拉長”的用來做瓶子的塑料,“拉長”成薄膜可用作磁帶的主要材料。對于橡膠,不管是天然的還是合成的,人們立刻會想到它的彈性。這些彈性聚合物也稱彈性體,有一種柔性,但經(jīng)特殊處理,即硫化作用就成為“橡膠狀”和具有抗熱性的物質(zhì)。
五、幾種常用塑料的性質(zhì)和用途
(一)、降解塑料危害更嚴重
捧在手上的一次性發(fā)泡塑料飯盒,顏色不像過去用的那樣白了,盒底上“降解塑料”幾個大字清晰可辨。“白色污染”的克星真的就是降解塑料嗎?使用可降解塑料就意味著更環(huán)保了嗎?專家的答案顯然有點讓人出乎意外:降解塑料的危害更嚴重!
在“2004健康產(chǎn)業(yè)與生命科學高層論壇”上,上海市環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會副會長鄭華興先生用十分肯定的口吻對降解塑料予以了否定。鄭先生說,目前上海市場上的可降解塑料飯盒有兩種,一種是所謂的光降解,即在原有高分子塑料中加入一定比例的光敏劑,或是面碳酸鈣、滑石粉;另一種則是生物降解,即在塑料原料中加入淀粉或藕合劑。由于塑料是高分子材料,它永遠不能像植物纖維那樣還原成二氧化碳和水。降解后的塑料分子依然會與土壤結(jié)合,使土壤的微生物減少,造成土壤板結(jié)、沙化、農(nóng)作物減產(chǎn)。說到底,降解塑料實際上只是使塑料提前老化或裂化、粉化,讓人眼睛看不見而已,最多也僅僅只是減少了視覺污染。值得關(guān)注的是,一個不容忽視的嚴重后果還將伴隨著這一產(chǎn)品的使用而影響消費者的健康,塑料飯盒等產(chǎn)品中添加的碳酸鈣及滑石粉會殘留在食物當中,消費者食用后會產(chǎn)生腎結(jié)石。目前,美國、歐洲、日本、韓國等一些發(fā)達國家已不再提倡生產(chǎn)和使用降解塑料一次性用品。
“禁白”的關(guān)鍵是打造環(huán)保替代品。據(jù)鄭先生介紹,上世紀90年代初,國內(nèi)就已研制生產(chǎn)了以甘蔗、蘆葦、稻麥草等天然植物纖維為原料的紙漿餐具,使用中可抗120℃的高溫油,100℃開水燙,兩小時不滲漏,使用后回收還可再生造紙,填埋可泥化為有機肥料,成為二氧化碳和水,還原于自然,不會污染環(huán)境。
但是,由于紙漿餐具的成本較一次性發(fā)泡塑料餐具高得多,就是與降解塑料餐具相比也高了許多,致使這一利國利民的環(huán)保產(chǎn)品叫好不叫座,偏偏給所謂的降解塑料鉆了個空子。
(二)、怎樣鑒別食品塑料的安全
塑料由于它輕巧、多用和易塑性、堅固耐久,為食品用塑料開辟了廣闊的應用前景。但是食品塑料的興起,給人類生活、健康帶來的安全性問題也不可忽視。特別是那些粗制濫造、以次充好,甚至亂用有毒材料制造的食品容器、餐具、包裝材料導致人們發(fā)生急、慢性的塑料中毒的事常有發(fā)生。因此,對應用廣泛、五花十色的食用塑料的鑒別就非常必要。
我國目前允許生產(chǎn)供接觸食品的餐具、食品容器、工具、設備、包裝材料的塑料主要有四大類:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和三聚氰胺。聚氯乙烯雖然允許單體和純度限量內(nèi)使用生產(chǎn)食品容器,但也規(guī)定必須配合合格的輔料才能生產(chǎn),禁止單獨使用。
對于各類食用塑料的鑒別和辨認,其實并不難。聚乙烯、聚丙烯是人們應用得最多,接觸最廣的。日常所見的塑料袋、塑料桶,較脆的筷子、湯匙等。三聚氰胺,主要應用在仿陶瓷的塑料杯,食品用菜盤、容具上,種類較少。
至于聚氯乙烯多用于質(zhì)地堅固,但接觸食品的內(nèi)襯面必須復合聚乙烯等安全塑料的食具,由于它具有圖案鮮明,色彩艷麗,亦頗受歡迎。
還有一種從國外進口的聚偏二氯乙烯,(國內(nèi)尚未批準),由于國際上已應用,一般認為亦較安全。市場上常見紅色香腸,表面光滑,切面細膩,兩端配有兩個鋁箍的塑料包裝材料就是此種。
以上應用于食品上的餐具、容器、包裝材料以及生產(chǎn)設備的食用塑料,只要我們了解其各類塑料性能、理化特征與使用范圍、禁忌事項,一般來說是比較安全的,不必擔心引起塑料中毒。但是商場上經(jīng)常發(fā)現(xiàn)某種制造粗劣、工藝簡陋、顏色深重的食具容器,這大多是回收廢舊塑料加工的再生塑料,非常有害,國家早就明文嚴禁再生塑料生產(chǎn)制造食品用具的,其原因也很淺顯,因為它的來源復雜,又未經(jīng)清洗或化學處理,臟污殘毒較多,況且回收廢塑料往往老化變色,重溶生產(chǎn)時為了掩蓋變色大都添加很濃的含有毒質(zhì)材料的顏料,其成品顏色深褐,甚至墨綠,如用此種塑料盛油或高溫的食品,極易溶出有毒的石油副產(chǎn)品(二惡英等)和有害色素,對人具有致癌、致畸、致突變的潛在性危害,其危險就更大了。因此人們對鑒別和安全使用食品塑料都應有科學的常識,避免有毒塑料中毒事故的發(fā)生。
(三)、導電塑料的性質(zhì)及用途
塑料是人們最熟悉的材料之一,它的強度好,密度低,耐腐蝕,可以制成各種機械零件和日用品。同時,它還是一種廣泛使用的電絕緣材料,然而你聽說過塑料能導電嗎?
這純粹是科學上的一次偶遇。1970年的一天,日本筑波大學的白川教授在指導學生做一項用乙烯氣制取聚乙炔的實驗時,學生誤把比實際需要量多1000倍的催化劑加入試劑中,結(jié)果得到的不是應得到的含有碳基長鏈的黑色聚乙炔粉末,而是一種銀光閃閃的薄膜,與其說是塑料,不如說更像金屬。1977年,白川在與另外兩個美國人研究這種塑料薄膜時發(fā)現(xiàn),摻入碘后它居然能導電,導電率增加了3千萬倍。盡管這樣,它的導電率只相當于金屬鉛,或者說是銅和銀的百分之幾。
80年代初,導電聚合物還是實驗室的珍品,而現(xiàn)在已在許多工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)應用,并引起研究單位的重視。關(guān)于聚合物為什么能夠?qū)щ姡壳斑€沒有圓滿的答案。但相信隨著科學的發(fā)展,終會真相大白。
首先在實驗室取得成功并走進市場的是塑料電池。美國布里奇斯通和日本精工埃普森公司合資生產(chǎn)了一種電池,它的一個電極是金屬鋰,另一個電極是聚苯胺導電塑料。它的尺寸與硬幣相仿,可以多次重復充電。作為計算機的輔助電源,具有很長的工作壽命。德國生產(chǎn)的薄型撓性電池,僅明信片那么大,適合于手提式工具的電源。
在改進的塑料電池中,陰極和陽極是由相同的導電塑料薄膜組成,由電解質(zhì)而不是電極來提供運動的正離子,因此經(jīng)過多次充電和放電,電極材料依然完好如初。充電次數(shù)可達1000次以上。塑料電池體積小、重量輕,可以提供常規(guī)鉛蓄電池10倍的電力,而且每次充電時間也縮短了。
首先對塑料電池感興趣的是汽車工業(yè),人們早就希望用蓄電池做動力來代替內(nèi)燃機,但在此之前蓄電池車都因為太笨重和性能不可靠而無法推廣,而塑料電池形狀靈活,可以制成薄板裝在汽車的車頂或車門夾層里,在汽車內(nèi)的發(fā)動機位置只裝一臺高效的電動機,便可使汽車的加速性能和爬坡性能大大改善。此外,塑料電池是密封的,不會釋放有害的化學物質(zhì)和氣體,因此這種蓄電池車將是一種無公害的小汽車。
導電塑料的另一特點是具有消除靜電的功能。計算機和電子設備機房都要求抗靜電防護,新型飛機上的電子器件要求防電磁干擾,樹脂基復合材料機身、機翼要求防雷擊,這些要求都可以用導電塑料薄膜屏蔽加以解決。
導電塑料還有一項重要的潛在用途,就是作為未來機器人的人工肌肉,當用電化學方法對某些導電塑料摻雜和不摻雜時,其體積就能發(fā)生膨脹和收縮的變化,使機器人的四肢獲得必要的運動。
科學家預言,在未來的能源工業(yè)中,導電塑料將成為重要的一員。
(四)、前景廣闊的塑料光纖
目前普遍使用的是玻璃光纖,這種光纖有個突出的缺點,就是其直徑一旦小于0.1毫米時,因其耐沖擊性能差及不易連接,使用便比較困難,而且生產(chǎn)成本較高。能否利用塑料光纖代替玻璃光纖呢?科技工作者為此進行了長期的努力。
由日本三菱麗陽公司首創(chuàng)的一種新型高性能塑料光纖,在該公司的一條專用線上投入使用,從而為塑料進入光通信領(lǐng)域開創(chuàng)了一條新路。這種塑料光纖傳送容量高達30兆比特/秒,是玻璃光纖的30倍,可傳送500個頻道的數(shù)字化電視畫面。這種塑料光纖柔韌性能好,可隨意彎曲,且易于連接,加工制造工藝也比較簡單。這種新型光纖的價格只有玻璃光纖的1/5,與使用相同容量的銅線價格相當,在進入普通家庭及企業(yè)內(nèi)部信息網(wǎng)絡方面有望取代目前的銅線。
塑料光纖的研制成功,給光通信事業(yè)的快速發(fā)展與普及帶來了新的希望。
(五)、科學家認為塑料將在電子領(lǐng)域取代硅
隨著塑料在發(fā)光導電性能方面的研究不斷取得進步,塑料在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的應用范圍將越來越廣,并日益替代硅。
硅是重要的半導體材料,目前在電子產(chǎn)品領(lǐng)域扮演著幾乎不可替代的角色,但是成本較高。塑料通常是由高分子化合物聚合而成,其溶液一般具有較大的粘滯性。隨著高分子聚合物也具有自發(fā)光以及導電特性的發(fā)現(xiàn),從上個世紀80年代開始人們就逐漸對其進行更加深入的研究。
目前對高分子聚合物特性研究的進展已經(jīng)幫助人們制造出很多以前通常只用硅材料制作的電子元器件。如目前用高分子聚合物制成的發(fā)光二極管,已經(jīng)應用在許多手機單色顯示屏以及其它一些顯示設備上。由于這些材料具有自發(fā)光的特性,因此制成的新型屏幕比傳統(tǒng)的電腦和電視的屏幕要亮100倍,所顯示的圖片和文字可以從任意角度觀看,而現(xiàn)在的液晶顯示器則對人的視角限制很大。此外,在一些應用廣泛的電子設備制造領(lǐng)域,高分子聚合物也逐漸開始替代硅材料。
科學家認為,未來幾年高分子聚合物的研究還將會出現(xiàn)重大突破。如近幾年才開始研究的高分子聚合物太陽能電池,目前已經(jīng)取得一定進展,它將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率達到了3%左右。一旦研究取得突破,其廉價的成本必將帶來廣泛的應用前景。而且,目前的制造工藝已經(jīng)可以將導電塑料做得非常薄,并且具有可以彎曲等其它特性。博伊爾勒據(jù)此認為,將其應用在目前的電腦制造上,將有望進一步縮小電腦的體積并提高其運行速度。
(六)、能自我修補的塑料
美國科學家已經(jīng)研制出一種能自我修補的塑料。這種物質(zhì)是設計用以填補表層破裂處的一種塑料。現(xiàn)在,塑料用于方方面面,從飛機機翼到家中的各種器具。科學家想找到一種方法使塑料代替那些難于更換或不可能更換的物件。時間長了,塑料物件的表層會破裂,使用時會出現(xiàn)很小的裂口或裂縫。研究人員想弄明白如何阻止塑料產(chǎn)生小裂縫,正是這些小裂縫的增大,才使物件變脆,容易損壞。
塑料是由叫做單體的小分子構(gòu)成的,這些單體連在一起形成很長的叫做聚合物的分子。聚合物使塑料能夠定形而且有強度。研究小組找到了制造一種塑料的方法,這種塑料含有充滿液體的微型球狀物,而這種液體含有單分子,即形成塑性的材料。然后,研究小組制成含有一種特殊化學物的固體塑料,這種化學物叫催化劑,是使化學反應開始的一種物質(zhì)。這種新塑料仍然像普通塑料那樣會裂縫,但當它的裂縫產(chǎn)生時,這種單體液體會被釋放出來并流入裂縫。然后,固體塑料中的催化劑與液體單體產(chǎn)生化學反應,而液體單體與催化劑之間的這種化學反應會產(chǎn)生修補裂口的聚合物分子。修補的塑料其強度相當于未損塑料的75%。據(jù)科學家說,這種自補塑料尚未準備生產(chǎn),但它可能有好幾種用途:一是用于航天飛機不能修理或更換的零件,另一個是休體內(nèi)的關(guān)節(jié)。
這種物質(zhì)能夠自身修補,猶如人體能夠自身愈合一樣。
六、材料技術(shù)的發(fā)展趨勢
當前,材料技術(shù)的發(fā)展趨勢有以下幾種:
第一,從均質(zhì)材料向復合材料發(fā)展。以前人們只使用金屬材料、高分子材料等均質(zhì)材料,現(xiàn)在開始越來越多地使用諸如把金屬材料和高分子材料結(jié)合在一起的復合材料。
第二,由結(jié)構(gòu)材料向功能材料、多功能材料并重的方向發(fā)展。以前講材料,實際上都是指結(jié)構(gòu)材料。但是隨著高技術(shù)的發(fā)展,其他高技術(shù)要求材料技術(shù)為它們提供更多更好的功能材料,而材料技術(shù)也越來越有能力滿足這一要求。所以現(xiàn)在各種功能材料越來越多,終會有一天功能材料將同結(jié)構(gòu)材料在材料領(lǐng)域平分秋色。
第三,材料結(jié)構(gòu)的尺度向越來越小的方向發(fā)展。如以前組成材料的顆粒,尺寸都在微米方向發(fā)展的材料。由于顆粒極度細化,使有些性能發(fā)生了截然不同的變化。如:以前給人以極脆印象的陶瓷,居然可以用來制造發(fā)動機零件。
第四,由被動性材料向具有主動性的智能材料方向發(fā)展。過去的材料不會對外界環(huán)境的作用作出反應,完全是被動的。新的智能材料能夠感知外界條件變化、進行判斷并主動作出反應。
第五,通過仿生途徑來發(fā)展新材料。生物通過千百萬年的進化,在嚴峻的自然界環(huán)境中經(jīng)過優(yōu)勝劣汰,適者生存的生存規(guī)律而發(fā)展到今天,自有其獨特之處。通過“師法自然”并揭開其奧秘,會給我們以無窮的啟發(fā),為開發(fā)新材料又提供了一條廣闊的途徑。
材料是現(xiàn)代文明的三大支柱之一,新材料被視為新技術(shù)革命的基礎(chǔ)和先導。四個現(xiàn)代化的建設、能源、交通、信息、環(huán)保事業(yè)的進步以及人民生活水平的提高,無不與材料密切相關(guān)。材料科學與技術(shù)涉及的面十分廣闊,是基礎(chǔ)科學與工程科學的融合,也是材料科學與各種現(xiàn)代先進技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。隨著科學技術(shù)的進步,原來各類相對獨立的材料,如金屬、陶瓷、高分子材料等,已經(jīng)相互滲透、相互結(jié)合,形成了多學科交叉的當代材料科學與技術(shù)新體系。在這個學科發(fā)展綜合集成的歷史潮流中,多學科的材料研究和教學機構(gòu)紛紛建立,隨之綜合性的材料研究學(MRS)在諸多國家和地區(qū)應運而生。這是進一步推動材料科技進步的需要,也是科學發(fā)展的必然結(jié)果。MRS從一誕生便顯示出強大的生命力。在這種國際背景下,在我國老一代材料科學家倡導下,在有關(guān)部門領(lǐng)導的支持下,經(jīng)過多年的籌備和努力,中國材料研究學會(C-MRS)于1991年05月誕生了。
結(jié)束語:塑料作為現(xiàn)在應用非常廣泛的材料,是因為其優(yōu)越的性能和良好的使用性能。雖然塑料是白色污染的禍根,但我們不能因為這一點,而把塑料的所有貢獻全部否定,這是對人類科學技術(shù)發(fā)展的不負責任。最近塑料包裝袋被評為20世紀最糟糕的發(fā)明,我想這是對其給我們帶來便利的否定,雖然其帶來了嚴重的污染,但只要我們處理好,應該有所緩解。我們現(xiàn)在正在研究新的材料來代替塑料包裝,這是對材料界和商品包裝界的重大挑戰(zhàn)。