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      2. 高分子智能材料

        時(shí)間:2020-11-11 15:36:24 科普知識(shí) 我要投稿

        高分子智能材料

          目前在新材料領(lǐng)域中,正在形成一門新的分支學(xué)科——高分子智能材料,也有人稱機(jī)敏材料。下面和小編一起來看高分子智能材料,希望有所幫助!

          概述

          數(shù)千年來,人們建造的建筑物都是模擬動(dòng)物的殼,天花板和墻壁都是密不透風(fēng),以便把建筑物內(nèi)外隔開。科學(xué)家正在研制一種能自行調(diào)溫調(diào)光的新型建筑材料,這種制品叫“云膠”,其成分是水和一種聚合物的混合物,這種聚合物的一部分是油質(zhì)成分,在低溫時(shí)這種油質(zhì)成分把水分子以一種冰凍的方式聚集在這種聚合物纖維周圍,就像“一件冰茄克衫”,這種像繩子似的聚合物是成串排列起來的,呈透明狀,可以透過90%的光線。當(dāng)它被加熱時(shí),這種聚合物分子就像“面條在沸水里”那樣翻滾,并拋棄他們的像冰似的“冰茄克衫”,使聚合纖維得以聚合在一起,此時(shí)“云膠”又從清澈透明變成白色,可阻擋90%的光。這一轉(zhuǎn)變大部分情況下在兩三度溫差范圍內(nèi)就能完成,并且是可逆的。

          建筑物如果具有像這樣的“皮膚”,就可以適應(yīng)周圍的環(huán)境。當(dāng)天氣寒冷時(shí),它就變成透明的讓陽光照射進(jìn)來。當(dāng)天氣暖和且必須把陽光擋住是,她就變得半透明。一個(gè)裝有云膠的天窗,當(dāng)太陽光從天空的一端移向另一端時(shí),能提供比較恒定得進(jìn)光量。充滿云膠的多層玻璃,不僅可作天花板,而且可作墻壁。

          智能塑料

          德國(guó)著名的化學(xué)康采思巴斯夫公司正在研制一種智能塑料,它可以按人們的需要時(shí)而變硬時(shí)而變軟. 這種名為“施馬蒂斯”的塑料是由這家公司的工程師舒勒發(fā)明的。他在燒杯中倒人一種乳白色流體,用一根金屬棒攪拌,液體漸漸變稠,最后成為硬塊,接著硬塊又在頃刻之間變成液體。如果急速把金屬棒從液體中抽出,那么液體就會(huì)像膠水一樣把棒拉住,只有非常緩慢地提起,才能抽出金屬棒。據(jù)舒勒說,造成這種現(xiàn)象的原理是,這種塑料的溶劑是水,其微小的顆粒排列整齊時(shí)呈液體狀,受到干擾時(shí)就呈固體狀。因而人們可通過各種外因來變換它的物理狀態(tài)。這種塑料能自行消除外來的撞擊,特別適合于車輛的緩沖器,用這種塑料制成的油箱即使被坦克壓過也不會(huì)破裂)用于建房則抗震性能特強(qiáng),如果在橋梁鋼架上套上一層用這種塑料制成的微型管道網(wǎng),其中儲(chǔ)存有防銹劑,一旦鋼架生銹,管道會(huì)自行熔解,釋放出防銹劑。以此制成的膠囊丸服用后,可到體內(nèi)指定部位才釋放出藥物。

          液晶膜

          日本正在研制的用高分子聚碳酸酯與液晶結(jié)合而成的液晶膜或人工分離膜已在醫(yī)藥工業(yè)得到應(yīng)用。比如,在醫(yī)療中,將薄膜做成膠囊狀,把消炎劑放入里面,然后將膠囊埋入發(fā)炎部位,膠囊可依據(jù)患處發(fā)炎而引起的溫度變化,及時(shí)釋放出藥劑,達(dá)到預(yù)期的治療目的和治療效果,在食品工業(yè)方面,利用人工膜可研制出“辨味機(jī)器人”的味覺感知器,并可改進(jìn)或制造所需的各種食品成分,又如用薄膜技術(shù)可濃縮葡萄汁,提高匍葡酒的味質(zhì);可制造低鹽分醬油,純化果汁,給食品著色等。這既可改進(jìn)食品質(zhì)量,增強(qiáng)人的食欲,又可擴(kuò)大食品銷售市場(chǎng),堤高食品工業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

          智能皮膚

          把高分子材料和傳感器結(jié)合起來,已成為智能材料的一個(gè)新的特點(diǎn)。意大利在研制有“感覺”功能的“智能皮膚”,已處于世界領(lǐng)先地位。1994年,意大利比薩大學(xué)工程專家德·羅西根據(jù)人類皮膚有表皮和真皮(外層和內(nèi)層)組織的特點(diǎn),為機(jī)器人制造了一種由外層和內(nèi)層構(gòu)成的人造皮膚,這種皮膚不僅富有彈性,厚度也和真的皮膚差不多,為了使人造皮膚能“感知”物體表面的質(zhì)感細(xì)節(jié),德·羅西的研究小組還研制了一種特殊的表皮,這種表皮由兩層橡膠薄膜組成,然后在兩層橡膠薄膜之間到處放置只有針尖大小的傳感器,這些傳感器是由壓電陶瓷制成的,在受到壓力時(shí),就產(chǎn)生電壓,受壓越大,產(chǎn)生的電壓也就越大。據(jù)報(bào)道,德·羅西制成的這種針尖大小的壓電陶瓷傳感器很靈敏,對(duì)紙張上凸起的斑點(diǎn)也能感覺到,鋪上德·羅西研制的人造皮的機(jī)器人,可以靈敏地感覺到一片膠紙脫離時(shí)產(chǎn)生的拉力,或靈敏地感覺到一個(gè)加了潤(rùn)滑劑的.發(fā)動(dòng)機(jī)軸承脫離時(shí)摩擦力突然變化的情況,迅速作出握緊反應(yīng)。

          其他

          美國(guó)的一些橋梁專家正在研究主動(dòng)式智能材料,能使橋梁出現(xiàn)問題時(shí)自動(dòng)加固;美國(guó)密執(zhí)安大學(xué)則在研究一種能自動(dòng)加固的直升飛機(jī)水平旋翼葉片,當(dāng)葉片在飛行中遇到疾風(fēng)作用而猛烈振蕩時(shí),分布在葉片中的微小液滴就會(huì)變成固體而自動(dòng)加固;人們還研究一種住宅用的“智能墻紙”,當(dāng)住宅中的洗衣機(jī)等機(jī)器產(chǎn)生噪音時(shí),智能墻紙可以使這種噪音減弱。

          前景

          總之,高分子智能材料已成為材料科學(xué)的一個(gè)重要研究領(lǐng)域,各國(guó)科學(xué)家正在為此作不懈的努力。從人類發(fā)展的歷史證明,每一種重要材料的發(fā)現(xiàn)和利用,都會(huì)把人類支配和改造自然的能力提高到一個(gè)新的水平,給社會(huì)生產(chǎn)力和人類生活帶來巨大的變化,把人類物質(zhì)文明和精神文明向前推進(jìn)一步。可以肯定的說,終有一天各種各樣實(shí)用的智能材料會(huì)大量出現(xiàn)在我們的面前。

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