正文 第三十六章 未來材料展望(一)(3 / 3)

目前,碳纖維及其複合材料在航空航天領域的應用還在不斷擴大,它將成為空間技術應用更廣泛、更重要的材料。特殊功能的功能材料特殊功能的功能材料的製造,是通過控製並改變材料中原子和分子的聚集狀態及其組成成分的局部排列,使分子間和原子間保持一種特殊的相互作用力,從而產生了以往任何材料都無法具備的新功能。

儲存核廢料的啤酒石啤酒是一種營養成份較高的飲料,素有“液體麵包”之稱。那怎麼會把啤酒與陶瓷聯係在一起呢?說起啤酒陶瓷的出世,還有一個非常有趣的故事呢。美國化學家哈納‘克勞斯在研究一種用於宇航容器的材料配方時,無意中錯把身旁的一杯啤酒當作蒸餾水倒入一個盛有石膏粉、黏土以及幾種其它化學藥品的燒杯中。然而,正是由於這個“無意之中”,發現了啤酒陶瓷這一新型材料。這一杯啤酒剛一倒入燒杯中,就出現了意想不到的奇特現象,燒杯中的那些混合物立即產生了很多泡沫,體積突然膨脹了約兩倍,不到30秒就變成了硬塊。這使克勞斯大吃一驚。他在回憶當時的情況時說:“這一過程如此之快,以至我都想不起來我到底做了些什麼。”這次偶然製成的啤酒石是一種具有很多優良特性的泡沫陶瓷。這種陶瓷具有釉光、重量輕、無毒、防火性好等特點。

為使啤酒石的特性及應用得到充分發揮,克勞斯還采用石膏、石灰珠層岩、硫酸鹽等與啤酒進行了一係列實驗。實驗中發現改變原料的配比,製出的啤酒陶瓷具有不同的特性。一種配比製成的啤酒石,在同樣體積下,重量隻有水泥的1/5。另有一種配比的啤酒石能承受激光產生的高溫達1個多小時之久。還有一種配比製成的啤酒石,不必進行又費錢、費事的上釉及燒釉工序,隻需用噴燈處理20分鍾,材料的表麵便釉光錚亮了。

由於啤酒陶瓷形成時固化速度快,並有那麼優良特性,它將在增強運載工具的絕熱性能、包裝業、汽車製造業、農業等方麵具有很高的應用價值和商業價值。然而,一些專家認為,啤酒石最重要的用途之一是儲存核廢物。

眾所周知,核廢料如儲存不當,會對環境造成非常有害的核汙染。因此,選用什麼材料做容器是關係到核廢物能否安全儲存的關鍵。傳統的方法是用防鏽、不漏氣的鋼鼓儲存,容器的內壁常用一種塑料作防護套。但是,一旦粘結劑失效,就會產生泄漏。根據啤酒石的優良特性,一些專家認為,啤酒石最重要的用途之一是儲存核廢物。因為啤灑陶瓷具有自行上釉的特性,所以可將其噴在新鋼鼓的內表麵或舊鋼鼓的外表麵,形成啤酒陶瓷釉,成為一個不破裂、不泄漏的防護套,就可以安全地儲存核廢物了。

啤酒陶瓷目前尚處於研究和開發階段。克勞斯預見到從防火房屋到發動機中的某些金屬部件,都將出現啤酒陶瓷的身影。口)像海綿一樣透氣的“泡沫金屬”海綿是多孔的材料,它具有像過濾器一樣的過濾功能,對液體有吸收功能,對熱有一定的隔絕功能,但是它的強度卻很低。而一般金屬材料強度雖然高,但密度大、不透氣。如果將金屬做成像海綿一樣的多孔材料,便具有多孔材料的各種功能,同時又保留金屬的高強度,那將使金屬的應用範圍更加廣泛。現在這種多孔材料問世了,工業上稱其為“泡沫金屬”。

泡沫金屬材料是指在金屬中由於發泡而保留了無數氣泡的金屬材料。它具有孔隙度高、重量輕、透氣性好、吸音、隔熱、不燃燒、強度大等特點。目前已研製出的有泡沫不鏽鋼、泡沫鑄鐵、泡沫金屬鎳及泡沫鋁等材料。

泡沫金屬有著很高的氣孔率,也有著過濾器一樣的過濾功能。我國某醫院用微孔鈦過濾器進行輸液脫碳,使產品的數量和質量不斷提高,產品合格率在逐步上升,各項成分檢驗均符合《中國藥典》之規定,被藥品檢驗部門譽為信得過產品。微孔鈦過濾器機械強度高,能耐高溫和高壓,可以進行高溫、高壓消毒。而且它的過濾性能好、濾速快,配製50—60濃葡萄糖溶液5萬毫升,5—6分鍾即可濾完,如果用常規布氏漏鬥則需100分鍾,不僅時間縮短,而且大大減輕了勞動強度,減少了藥液汙染的機會。

由於多孔透氣材料對液體具有毛細管吸收功能,所以泡沫金屬在工業上得到了應用。它可用在含油軸承和工作機械的滑動部位上來吸收和貯存潤滑油。此外,在新型能源氫的製取中,用透氣金屬做電極,可以使能量轉換效應提高到90。

泡沫金屬材料正在發展之中,但是它的特殊功能愈來愈引起人們的關注,它將被廣泛應用於各個領域,並獲得愈來愈大的經濟效益。

被譽為“小水庫”的水凝膠水凝膠是以廢晴綸、澱粉、丙烯晴、丙烯酸等為主要原料合成的高分子聚合物。這種化工材料有神奇的吸水本領,據有關資料介紹,1千克水凝膠白色粉末可以吸收一噸重的水,也就是說它可以吸收相當於本身重量1000倍的水分,比脫脂棉、海綿等一般吸水材料的吸水本領要大幾十倍。它不但是喝水大王,而且保水本領也很強,在加壓時也擠不出來。把水凝膠粉末像播種那樣播到地裏,利用它無限製長久地吸水供水特性,能夠調節土壤中的水分含量,以供植物生長使用,可抗旱保墒。用水凝膠溶液拌種或浸泡樹苗根部,可以提高農作物的發芽率,使白薯、大蔥、花生、芝麻等農作物增產696—20。

水凝膠的問世,使沙漠變綠洲有了希望。一望無際的茫茫沙漠,狂風一起,飛沙滾滾,尤如猛獸一般吞噬著人們的生命和良田。據國際自然與自然資源保護組織的專家們講,自然形成的沙漠共占地球陸地麵積的3%。而各種人為破壞因素則使沙漠增加到43%。如果按目前趨勢發展下去,那麼到本世紀末,世界上沙漠麵積將由現在的8萬億平方米擴大到30萬億平方米,這對於人類將是一個嚴重威脅。世界各國的科學家為改造沙漠,搞好自然資源保護煞費苦心,終於研製成功被稱為分子小水庫的高分子聚合物水凝膠。水凝膠不僅吸水性強,而且不會被土壤中的細菌侵入和分解,可以長期發揮作用。更有趣的是,水凝膠既可吸收和貯存從天上降下的雨水,又可夜間吸收沙漠中蒸發出來的水蒸氣,然後再緩慢地釋放出來,起到抗旱保墒的作用。因此,把水凝膠與種子拌合在一起,用飛機撒入沙漠,就能大大地提高種子的成活率。據報導,法國曾用這種材料在非洲沙漠中做過試驗,取得了一定成效。有了分子小水庫,在不久的將來,沙漠變綠洲的美好前景一定會展現在人們麵前。