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偶然所得 新型热固性聚合物性能优异
发布时间:2015-02-26       关键字:热固性材料,泰坦,聚合物             来源:中国塑料机械网

  “泰坦”的伟大意义在于,不仅是强度高,更可贵的是它居然可以降解、可以回收。现在已经确定,它是人类创造出来的第一种可回收的且具有工业用强度的热固性材料。
  
  2014年5月,美国IBM公司意外发明了新一代热固性聚合物。与现在广泛使用的聚合物不同,新一代热固性聚合物不但更轻、强度更高,更重要的是,它可全部回收,且具有自我修复功能,能大大减少浪费与污染。据悉,IBM阿尔马登研究院的研究员珍妮特·加西亚(JeannetteGarcia)在做实验时因疏忽忘记添加了某种试剂,却意外发现烧瓶中的溶液突然硬化,结成了一种大块。这块材料牢固地粘在玻璃上,她准备用锤子将它弄下来。但当她用锤子敲击这块东西时,它竟然纹丝未动,没有一丝裂缝。“当我意识到它的强度有多高的时候,我知道我必须搞清楚,我究竟做出了什么。”加西亚说。
  
  她的同事们马上饶有兴趣地对这块物质进行了认真研究。不看不知道,一看吓一跳。原来,珍妮特·加西亚竟然在无意中生成了一个全新的热固性聚合物族群。他们的研究成果以介绍性文章的形式发表在权威的《科学》杂志上,但出于巨大商业利益的保密原因,外界普通人一般难以知晓具体的配方和工艺。他们给这种新材料取名叫“泰坦”—和那条着名的沉船同名,古希腊神话中的巨人一族。
  
  首先我们需要搞清楚什么叫“热固性”聚合物。我们知道塑料是所谓的高分子聚合物,就是一些有链有环有分叉的大分子聚合在一起(这种聚合方式有个专有名词叫“交联”)。由于成分和结构不同,塑料分为热塑性和热固性两大类。热塑性的塑料遇热会变软,这是因为它们的分子链都是线型或带支链的结构,分子链之间无化学键产生,加热时就会软化、流动,而且冷却变硬的过程只是物理变化,不是化学变化。而热固性的塑料与此不同,它在第一次加热时可以软化流动,但加热到一定温度,就会产生某种化学反应—分子链之间形成了横向的化学键,整块材料成为三维立体的网状结构,从而固化变硬。这种变化是不可逆的,即使再次加热,也不能再变软流动了。正是借助这种特性,热固性塑料可以进行成型加工,利用第一次加热时的塑化流动,在模具中成型,进而固化成为确定形状和尺寸的制品。凡是用于隔热、耐磨、绝缘、耐高压电等在恶劣环境中使用的塑料,大部分是热固性塑料,老百姓在日常生活中最熟悉的应该是锅的把手和高低压电器。
  
  很多事物的最大优点往往也就是它的最大缺点。热固性塑料也是如此。据统计,它的产量占每年全世界聚合物产量的三分之一,是个天文数字,日久天长积累下来,严重的问题就出来了—这东西不仅不能再熔融,而且是完全不能降解的,该怎么处理它?如果任其发展下去,早晚有一天,地球上将推满废旧的热固性塑料!
  
  于是,“泰坦”的伟大意义就体现出来了—不仅是强度高,更可贵的是它居然可以降解、可以回收。现在已经确定,它是人类创造出来的第一种可回收的且具有工业用强度的热固性材料。
  
  试想一下,此种强度的塑料,可以代替汽车上的大量钢铁部件,而且它比钢铁轻得多,甚至可以取代飞机上的许多材料。有关方面已经进行过测算研究,认为全世界对坚固耐用的可回收材料的需求,很快就会飙升。有人大胆推测,至迟在2016年,欧洲和日本会将这种材料应用到95%的汽车零部件当中去(估计剩下的那5%,也就是汽车发动机的汽缸和活塞这些在超高温条件下工作的部件了)。这无疑对汽车工业来说是一场革命。
  
  令人惊喜的还不止这些。加西亚和她的同事已经发现了这一材料族群的第二种形式,在低温下能够自己愈合、像果冻状的物质,他们叫它“海德鲁”。“如果你把它一分两半,然后再放回去,两块又紧紧地结合在一起了。”加西亚说,它可以用于制作黏合剂或自愈涂料等。
  
  相信这对于有车一族来说又是一个极大的利好,甚至对交警们和保险公司的职员们也是个福音—我们经常在马路上看到这样的场景:两辆小车,发生了剐蹭事故,尽管两辆车的价钱加在一起可能也不到10万元,但两个司机吵得面红耳赤,全然不顾堵在后边的汽车长龙一眼望不到头,直到警察和一脑门官司的保险公司理赔员千辛万苦地赶到才算完—其实仅仅是为了几条刮痕而已。将来好了,用“海德鲁”之类的可愈合材料作为汽车表面的涂层,剐剐蹭蹭的小事故就不用打架讹人送修理厂了,过一阵子它自己就长好了!岂不皆大欢喜?
  
  当然,这只是个小小的应用,实际上比这有意义得多的用途还有的是。珍妮特·加西亚相信,新的热固性材料除了满足上述需求,还能在更广阔的领域如防腐抗菌涂料、药物缓释、黏合剂、3D打印、水净化处理等范围内得到应用。
  
  强度超大,可以降解回收,还可以自我修复,请问,天底下还有比这东西优点更多的材料吗?难找。所以,它的生命力是无比强大的。

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