第七章新型材料(2)(3 / 3)

功能陶瓷

“功能陶瓷”,顧名思義,是因為它具有能將熱、電、磁、聲、光等功能互相轉換的本領。

功能陶瓷分敏感陶瓷、壓電陶瓷和磁性陶瓷三種。

敏感陶瓷對溫度、聲音、壓力、顏色和光線等變化感覺非常靈敏,並能轉變成電流或電壓的變化顯示出來。

壓電陶瓷是經過特殊處理的陶瓷。它在力的作用下,能將機械能變成電能;在電場作用下,又能把電能變成機械能。

磁性陶瓷,是帶磁性的陶瓷材料。由於它的電阻率比金屬磁性材料高得多,加之原料豐富,生產成本低,因而被用作電子計算機磁性存儲器的磁芯和電子設備的微波元件等。

信息陶瓷

信息陶瓷是指具有絕緣性、磁性、熱電性、半導體性、電感性、壓電性和光學性能等特殊的物理性能的陶瓷,主要用在電子學和光學信息的傳送方麵,所以稱為信息陶瓷。

用二氧化矽等製成的光導纖維,就是信息陶瓷家族中的主要成員。用光導纖維製成的光纜具有容量大、抗幹擾性強的優點。1千克光纜可代替幾十千克重的有色金屬導線。

生物陶瓷

1971年,外國科學家博丁和格裏斯等人研製成用氧化鋁陶瓷製作的人工骨、臼與金屬柄組合的人工股關節,開創了生物陶瓷在人體組織修複中應用的先例。此後,氧化鋁陶瓷便得到廣泛應用,不僅可用來製作人工膝關節、足關節、肘關節和肩關節,以及能負重的骨杆和椎體人工骨,而且還能作為修補移植海綿骨的填充材料和兼有移植骨作用的髓內固定材料。

目前,已成功地用於修複人體組織的生物陶瓷有氧化鋁、氧化鋁、羥基磷灰石、磷酸鈣、碳、碳—碳複合材料和生物玻璃等。這些陶瓷的優越性在於有足夠的強度,對人體組織無毒、無副作用,以及能長期可靠地工作等。

九、高分子材料

高分子聚合物

世界上一切物質都是由分子組成的,而組成物質的分子數量有多有少,相差比較大。一般物質的分子量大多隻有幾十到幾百,很少上千。而絲、麻、塑料等的分子量可以高達幾萬、幾十萬,甚至上百萬。因此,人們就把分子量高的這一類物質,叫做“高分子材料”,或叫“高分子聚合物”。

高分子材料中的分子都是依一定的方式聯結而成的大分子,很像一根長長的鏈條,因而也叫做“分子鏈”。由於分子鏈類似藤條一樣互相繞結,彼此攀附,結果分子間就結合得很緊密,既難以使它們分開,又不易斷裂,高分子材料之所以結實耐用、彈性大,道理就在於此。

高吸水性樹脂

高吸水性樹脂是以澱粉和丙烯酸鹽為原料製成的一種吸水性很強的聚合物,它能吸收相當於自身重量的500~1000倍的水分,而且保存水的能力也特別強,即使用力擠壓,依然滴水不漏,真可稱得上是位“吸水大王”。

這種樹脂為什麼能大量吸收和保存水分呢?原因就在於樹脂中含有像藤條一樣的高分子鏈。在吸水前,這些呈緊密固體狀的高分子長鏈,相互纏繞卷曲,並在一部分鏈之間形成相互交錯的網狀結構;遇到水時,在網狀結構中的離子由於帶電荷相同,便互相排斥,結果就將高分子鏈充分地擴展開了。也就是說,這時的網狀結構好像一個拉開的大網兜,因而可以吸收和儲存大量的水分。

生物降解塑料

生物降解塑料是一種能被土壤中的微生物和酶分解掉的塑料,也就是像植物一樣能自然腐敗的合成物。通常,最簡單的辦法是在塑料中添加澱粉,以削弱和破壞分子長鏈的結合力,使其達到微生物能消化分解的程度,最後將它分解成水和二氧化碳。

美國農業部采用的方法是,在塑料中加入40%~50%的凝膠狀澱粉;而美國另一家公司則加入經有機矽耦聯劑處理後的澱粉和少量玉米油不飽和脂肪酸作為氧化劑。這些塑料在堆肥條件下經過3~5年後才能分解。顯然,它們的成本高,降解期長,難以普遍使用。

化學降解塑料

生產化學降解塑料,通常加入的是由澱粉包裹的能促進降解的聚合物和玉米油一類的氧化劑,因而成本較低。用這種塑料製成的包裝物被埋在土裏後,細菌會吃掉其中的澱粉,就剩下千瘡百孔的網狀物。隨後,塑料中的氧化劑與土壤裏的鹽和水發生作用,產生氧化物,對殘留在塑料中的分子鏈進行破壞。在理想的情況下,半年左右塑料就會分解成粉末狀,幾年後完全分解,完成化學降解過程。

光照降解塑料

光照降解塑料中含有能吸收陽光紫外線的羥基,依靠紫外線來破壞塑料中結實頑固的分子鏈,從而使塑料變脆和崩解。現在有些食品包裝袋和瓶罐就使用這種塑料製成,它的分解腐爛過程同化學降解塑料一樣,也會留下一堆殘渣,需要好幾年才能完全降解掉。

高吸水性塑料

高吸水性塑料是一種具有強吸水能力的新型食品保鮮包裝材料,它能吸收相當於自身重量幾百倍甚至上幹倍的水分,吸水膨脹後即便加壓,它也能保持滴水不漏。用這種材料存放蔬菜、水果,可以長期保持水分和防止潰爛。