神奇的“高材生”世界

2019-09-12 17:30

提起高分子材料,你或许有点陌生:这是什么,能吃吗,或者能用吗?但当谈论到塑料、纤维和橡胶时,你肯定知晓一些它们的用途。其实,它们都是高分子材料,除此之外,薄膜、涂料、涤纶、尼龙以及胶粘剂等都属于高分子材料的范畴。

那么,什么是高分子材料呢?首先,要从高分子说起,高分子就是分子量很大的分子,分子量从几千到几十万甚至可以达到几百万。高分子材料是以高分子化合物为基体,加上其他的助剂——添加剂,最终所形成的材料,也可以称作聚合物材料。

你要是报了这个专业,又有幸进入的话,你会天天琢磨这些材料。

杯子不小心丢了,又该买新水杯了。走进商场,琳琅满目的杯子底部都有一个带箭头的三角形标志,里面标有数字。带箭头的三角形表示可循环使用,而不同的数字代表着制造杯子时使用了不同的高分子材料:

“1号”PETE:聚对苯二甲酸乙二醇酯

矿泉水瓶、碳酸饮料瓶等,耐热至70℃,不可装高温液体,饮料瓶等最好用完丢掉,不要再用来作水杯,以免引发健康问题得不偿失。

“2号”HDPE:高密度聚乙烯

清洁用品、沐浴产品容器,通常不好清洗,残留原有的清洁用品,变成细菌的温床,最好不要循环使用。

“3号”PVC:聚氯乙烯

目前很少用于食品包装,最好不要购买。如果在使用,千万不要让它受热。

“4号”LDPE:低密度聚乙烯

保鲜膜、塑料膜等耐热性不强,通常,合格的PE保鲜膜在温度超过110℃时会出现热熔现象,会留下一些人体无法分解的塑料制剂。

“5号”PP:聚丙烯

微波炉餐盒,唯一可以放进微波炉的塑料盒,需要特别注意,一些微波炉餐盒,盒盖却以1号PE制造,由于PE不能抵受高温,容器放入微波炉前,先把盖子取下。

“6号”PS:聚苯乙烯

碗装泡面盒、快餐盒,但不能放进微波炉中,以免因温度过高而释出化学物。

“7号”PC其他类:聚碳酸酯

如果你的水杯、奶瓶等塑料器具底部的数字是“7”,那就可以放心使用。PC是一种被大量使用的材料,尤其多用于制造奶瓶、太空杯等。但是如果容器有任何摔伤或破损,建议停止使用,因为塑料制品表面如果有细微的坑纹,容易成为细菌的藏身之处。要避免反复使用已经老化的塑料器具。

说完“杯具”,我们谈谈厨房里的东西——炒锅。不粘锅易清洗,轻轻一擦即干干净净,这可要归功于一种叫聚四氟乙烯(人们常称之为特富龙)的高分子材料,它具有良好的耐化学腐蚀和耐老化的性能,是常见的不粘性能最好的材料。

高分子材料,可小可大。下得了厨房,上得了厅堂,想成为“高材生——高分子材料专业的学生”,基础知识不可少,无机化学、有机化学、物理化学、高分子化学、高分子物理、聚合物流变学、聚合物成型工艺、聚合物加工原理、高分子材料研究方法,都要掌握啊。别小看这些理论,在它们的指导下合成的高分子材料正在医用、通讯、光电、军工等方面大展身手!

雷达是迄今为止最为有效的远程电子探测设备,随着雷达技术的改进和发展,现代雷达对各种军用目标构成了致命的威胁,如何在雷达波中隐身,是目前隐身技术发展的重点,要做到这一点,少不了请高分子材料帮忙。

英国谢菲尔德大学研制的一种主要成分为poly-ethylene-oxide高分子导电聚合物,能够作为动态自适应雷达吸波材料,能够感应入射的电磁波,实时调节材料的电磁参数,对特定频率电磁波产生强吸收,达到隐身的目的。

生病了,又该吃药了,每天吃3次药是不是很头疼?药物缓释来帮忙,药物缓释能够减少给药次数,减轻患者痛苦。这时候,高分子材料又现身了。例如聚己内酯(PCL)具有良好药物通透性能,能很好地控制药物释放。

每当我们身体出现伤口时,人体会快速止血修复愈合。受生物体自我修复功能启发,科学家合成了仿生自修复高分子材料。英国《每日邮报》网站曾发表题为《飞机可能很快拥有“自愈”机翼:突破性材料可像血液一样凝固,帮助翼面进行自我修复》的报道,文中所提及的自愈材料就是将空心的微球体加入碳纤维复合材料中,这些材料受到撞击时会破裂,释放出一种液体修复剂,这种修复剂会渗入破损的裂缝中,从而修复损伤。

想想未来某一天,这些材料都是你亲自合成出来的,可以美容、治病、自我修复或者隐形,成就感十足。快踏入高分子材料与工程的殿堂,成为“高材生”——神奇的发明等着你。

作者系中国科学院大学2015级直博生