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巧夺天工的功能高分子材料——课外阅读(2)

2013-06-03 字号:[ ] 编辑:56hx 来源:未知 浏览:
6H5)3]3固定在高分子上,制得的高分子金属催化剂便是:
    这种高分子金属催化剂可用于烯烃的加氢反应,它在空气中很稳定,几乎没有腐蚀性,而且在反应完成以后,可以用过滤的方法回收。
 
智能高分子
    智能高分子是指能够感知环境变化,通过自我判断和下结论,实现自我指令和自我执行任务的高分子材料。
    高分子凝胶是一种三维空间的网络结构,其中既含有高分子,又含有溶剂,网络中的高分子交联结构使它具有不溶性而保持一定的形状,而凝胶中的亲溶剂基团又可使它被溶剂溶胀起来。
    当外部环境的pH值、离子强度、温度、光照、电场等发生变化时,高分子凝胶就表现为“刺激-应答”状态,例如出现相转变、网络的孔增大、网络失去弹性,而且这种变化是可逆的和不连续的。
    利用高分子凝胶的体积和收缩时提供的动力,设计出高效率的“化学发动机”,它还可制成“人造肌肉”,现在,用这种材料制成的机械手能拿住一张很薄的纸。
    有一种智能高分子称为机敏材料,它根据响应方式的不同可分为主动控制式和被动控制式。
    主动控制式机敏材料具有自动检测材料的动力和静力的复杂功能,在允许范围内比较测定的结果,经过筛选确定作出适当的响应,控制不希望出现的动态特性。
    被动控制式机敏材料只能传输传感器所感受到的信息(如位移、应变、温度、压力和加速度等),结构比较简单,但与电子设备的功能是相互独立的。
    现在,已经在研制“智能飞机蒙皮”,把微传感器、微处理器、微型天线、发射器、接收器等植入用导电的机敏复合材料制造的飞机蒙皮中,实现电子设备和飞机机体的一体化,这种飞机蒙皮即使在空战中局部负伤,它也能自动修复,保证飞机安全返航。
    另一种智能高分子是形状记忆树脂,它是在一定条件下被赋予一定的形状(起始态),当外部条件发生变化时,它可以相应地改变形状并将其固定(变形态)。如果外部环境以特定的方式和规律再一次发生变化时,形状记忆树脂便可逆地恢复到起始态。
    形状记忆树脂由保持成品形状的固定相和随温度变化而发生软化及硬化可逆变化的可逆相组成。固定相用来记忆最初成型时的形状,可逆相则保证成品可以改变形状。固定相和可逆相具有不同的软化温度。
    将形状记忆树脂用作固定创伤部位的器材可以代替传统的石膏绷带,操作方法时先将形状记忆树脂加工成创伤部位的形状,用热水或热风把它加热使其软化,施加外力使它变形,成为易于装配的形状,等冷却固化后装配到创伤部位,等到再加热时便可恢复到原始状态,和石膏绷带一样起到固定的作用。要取下时只要加热,器材便软化,取下时很方便。
    智能高分子是20世纪90年代才发展起来的,它在信息、电子、宇宙、海洋科学;、生命科学等高科技领域开始获得应用,将是21世纪高科技领域的一种重要材料。
 
隐身高分子材料
    隐身战斗机是在1991年海湾战争中使用的先进武器。隐身技术在目前阶段主要是指降低收音机的雷达反射截面和红外特征,是一种探测对抗技术,达到隐身的措施主要是改进飞机的外形设计和在飞机表面使用吸波材料。
    吸波材料指能吸收雷达波的复合材料,它可对抗雷达对飞机的探测。目前研制和应用的吸波材料主要有两类:一类是介电吸波材料,其制造方法是在高分子化合物中添加电损耗性物质,如碳纤维、导电炭黑、碳化硅等,领先电抗损耗雷达入射能量;另一类是电磁性吸收材料,即在高分子化合物中添加铁氧体等磁性物质,领先电磁损耗雷主射能量。
    用于制造吸波材料的高分子化合物如视黄基度夫碱式盐聚合物,它的分子为多共轭烯烃结构并含有一群高氯酸抗衡离子,这些抗衡离子由3个氧原子和1个氯原子组成,并在两处松散地高挂在高分子的碳原子骨架上,这种连接方式非常弱,一个光电子都有可能把抗衡离子从一个位置移到邻近的一个位置,这种位移使它很快将入射波的电磁能转换成热能散开,这就是它具有极好的吸收电磁波能的本领的原因。
    可用于制造吸波材料的高分子还有聚苯硫醚、聚芳酯、聚醚砜、聚芳砜、聚苯并咪唑、聚醚亚胺、聚酰胺酰亚胺,它们被用做吸波材料的基体的原因是,高分子可减轻飞机重量,提高收音机的机动性能和降低油耗。高分子都是电绝缘体。
    B-2轰炸机的机身表面大部分由吸波材料的蜂窝夹层结构制成,为减少雷达小散射截面,机翼的前后沿由一连串拇指大小的六角形小室构成,每个小室内填充吸波材料,材料密度从外向内递增,它们用多层吸波材料覆盖,入射的雷达波先投射在机翼的表面上,然后被多层吸波材料吸收,剩余的雷达波进入六角形小室,继续被吸收,几乎可完全消除来自机翼前后雷达波的反射。
    预计在21世纪,隐身技术将从隐身飞机扩展至其他领域,到时候,隐身人将不再是科幻小说所特有的主人公了。
高分子药物
    人吃五谷杂粮,总难免会得病,生了病就要吃药,服药的方法往往是一天要吃多次药,有时还要吃好几天才能使疾病痊愈。能不能做到吃一次药管几天,甚至管很长一段时间,这恐怕是一种最理想的服药治病方法。现在,这个理想已经逐步被高分子化学家所实现,这就是高分子药物。
    高分子药物中的一类重要品种是将高分子作为现有药物的载体。
    这两种药物具有贮藏效应,而且不容易排泄到体外,但它们的结构上载带的青霉素和维生素B1又都是可溶于水的。这样,就可以延长高分子药物在人体内作用的时间,让青霉素和维生素B1在人体内慢慢地释放出来,有选择地将药物送到要治疗的细胞部位,使药物发挥更高的效力,病人就不需要多次服药,而是吃一次药能管好多天。由于高分子药物都与人体组织具有一定的相容性、无毒,在制造抗癌药、辐照防护药上很有发展前途。
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