
- 2019年7月10日-12日,上海攬境展覽主辦的2019年藍(lán)鯨國(guó)際標(biāo)簽展、包裝展...[詳情]
2019年藍(lán)鯨標(biāo)簽展_藍(lán)鯨軟包裝展_藍(lán)鯨


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改變世界的五種材料包裝業(yè)占兩席
2015-03-17 09:43 來源:環(huán)球科學(xué)-科學(xué)美國(guó)人 責(zé)編:江佳
- 摘要:
- 1939-40年的紐約世博會(huì),人們第一次見識(shí)了世界上第一種全部由人工合成的纖維——尼龍。時(shí)至今日,尼龍仍然被廣泛應(yīng)用于纖維織物、家居裝飾用品、體育用品、樂器的弦和汽車零部件中。這里我們將介紹塑造全新未來的五類聚合物:
3.有自愈能力的聚合物(Self-Healing Polymers)
基于對(duì)承受機(jī)械壓力以及環(huán)境適應(yīng)能力的考量。無論我們?nèi)绾稳绾巫屑?xì)地為工程應(yīng)用挑選材料,在撞擊或疲勞等因素所造成的老化、退化和機(jī)械完整性損失的影響下,這些材料都會(huì)不可避免地失敗。而我們不僅要付出昂貴的花費(fèi),有時(shí)還會(huì)帶來一場(chǎng)災(zāi)難,就像2010年在墨西哥灣“深水地平線”鉆井平臺(tái)爆炸事件那樣。
源于生物系統(tǒng)的靈感,科學(xué)家正在研發(fā)具有自愈能力的新材料。這可以用修復(fù)以往被人們認(rèn)為不可逆轉(zhuǎn)的損傷。盡管聚合材料不是唯一擁有自愈能力的材料,但是它在這方面尤為擅長(zhǎng)。距離世紀(jì)之初這一能力第一次被發(fā)現(xiàn),短短幾年內(nèi),他們已經(jīng)提出了多項(xiàng)創(chuàng)造性的治療系統(tǒng)
由于有自我修復(fù)能力的聚合物所需要的設(shè)計(jì)比以往的聚合物要復(fù)雜的多,要想將這些概念推廣大量應(yīng)用,仍舊是個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。但這似乎是生產(chǎn)既耐用又能容錯(cuò)的材料的最終路線,可用于包括鍍膜、電子產(chǎn)品和運(yùn)輸之類的產(chǎn)品。
4.塑料電子(Plastic Electronics)
大多數(shù)聚合物是不導(dǎo)電的絕緣體。艾倫•麥克戴米德(Alan Mac Diarmid)、艾倫•黑格(Alan Heeger)和白川英樹(Hideki Shirakawa)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)名為聚乙炔的聚合物,通過摻雜過程將雜質(zhì)引入其中后可導(dǎo)電。在2000年諾貝爾獎(jiǎng)的頒獎(jiǎng)禮后,聚合物研究的這個(gè)領(lǐng)域又一次高潮涌起。
這一過程不僅能使其他類似聚合物導(dǎo)電,其中一些甚至還可以轉(zhuǎn)化為發(fā)光二極管(LED),提升了可彎曲電腦屏幕的前景。
聚合物仍然面臨來自同行各業(yè)的巨大挑戰(zhàn)和激烈競(jìng)爭(zhēng),例如硅和有機(jī)發(fā)光二極管。不過,要尋找便宜的可彎曲電子設(shè)備替換件,聚合物是很好的選擇,因?yàn)樗鼈兒苋菀自谌芤褐羞M(jìn)行處理,并且可以用來3D打印。
在半導(dǎo)體中,聚合物可以作為其他物質(zhì)的載體,例如導(dǎo)電油墨。這種將聚合物作為導(dǎo)電部分仍然需要大量研究。
5.智能聚合物和反應(yīng)性聚合物(Smart And Reactive Polymers)
凝膠和合成橡膠可輕松地對(duì)外部的刺激做出形狀上的調(diào)整,這也意味著他們能夠?qū)Νh(huán)境的改變做出響應(yīng)。外部的刺激通常會(huì)是溫度或酸堿性的改變,也可能是光、超聲波或者化學(xué)藥劑。在設(shè)計(jì)智能傳感器的材料、藥物運(yùn)輸設(shè)備和眾多其他應(yīng)用程序上,這也被證明是非常有用的。
如果刻意設(shè)計(jì),可以極大地?cái)U(kuò)展聚合物對(duì)各種刺激的本能反應(yīng)。例如,機(jī)械響應(yīng)聚合物(mechanophors),通過分子單位收到機(jī)械力可以改變聚合物的性質(zhì)。這些是具有廣闊潛力的工業(yè)應(yīng)用,特別是將自愈技術(shù)加入以后。
其他智能聚合物的應(yīng)用還有許多,包括可以窗戶臟后自動(dòng)擦窗戶的鍍膜,以及當(dāng)傷口愈合時(shí)自動(dòng)消失的醫(yī)療針。
基于對(duì)承受機(jī)械壓力以及環(huán)境適應(yīng)能力的考量。無論我們?nèi)绾稳绾巫屑?xì)地為工程應(yīng)用挑選材料,在撞擊或疲勞等因素所造成的老化、退化和機(jī)械完整性損失的影響下,這些材料都會(huì)不可避免地失敗。而我們不僅要付出昂貴的花費(fèi),有時(shí)還會(huì)帶來一場(chǎng)災(zāi)難,就像2010年在墨西哥灣“深水地平線”鉆井平臺(tái)爆炸事件那樣。
源于生物系統(tǒng)的靈感,科學(xué)家正在研發(fā)具有自愈能力的新材料。這可以用修復(fù)以往被人們認(rèn)為不可逆轉(zhuǎn)的損傷。盡管聚合材料不是唯一擁有自愈能力的材料,但是它在這方面尤為擅長(zhǎng)。距離世紀(jì)之初這一能力第一次被發(fā)現(xiàn),短短幾年內(nèi),他們已經(jīng)提出了多項(xiàng)創(chuàng)造性的治療系統(tǒng)
由于有自我修復(fù)能力的聚合物所需要的設(shè)計(jì)比以往的聚合物要復(fù)雜的多,要想將這些概念推廣大量應(yīng)用,仍舊是個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。但這似乎是生產(chǎn)既耐用又能容錯(cuò)的材料的最終路線,可用于包括鍍膜、電子產(chǎn)品和運(yùn)輸之類的產(chǎn)品。
4.塑料電子(Plastic Electronics)
大多數(shù)聚合物是不導(dǎo)電的絕緣體。艾倫•麥克戴米德(Alan Mac Diarmid)、艾倫•黑格(Alan Heeger)和白川英樹(Hideki Shirakawa)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)名為聚乙炔的聚合物,通過摻雜過程將雜質(zhì)引入其中后可導(dǎo)電。在2000年諾貝爾獎(jiǎng)的頒獎(jiǎng)禮后,聚合物研究的這個(gè)領(lǐng)域又一次高潮涌起。
這一過程不僅能使其他類似聚合物導(dǎo)電,其中一些甚至還可以轉(zhuǎn)化為發(fā)光二極管(LED),提升了可彎曲電腦屏幕的前景。
聚合物仍然面臨來自同行各業(yè)的巨大挑戰(zhàn)和激烈競(jìng)爭(zhēng),例如硅和有機(jī)發(fā)光二極管。不過,要尋找便宜的可彎曲電子設(shè)備替換件,聚合物是很好的選擇,因?yàn)樗鼈兒苋菀自谌芤褐羞M(jìn)行處理,并且可以用來3D打印。
在半導(dǎo)體中,聚合物可以作為其他物質(zhì)的載體,例如導(dǎo)電油墨。這種將聚合物作為導(dǎo)電部分仍然需要大量研究。
5.智能聚合物和反應(yīng)性聚合物(Smart And Reactive Polymers)
凝膠和合成橡膠可輕松地對(duì)外部的刺激做出形狀上的調(diào)整,這也意味著他們能夠?qū)Νh(huán)境的改變做出響應(yīng)。外部的刺激通常會(huì)是溫度或酸堿性的改變,也可能是光、超聲波或者化學(xué)藥劑。在設(shè)計(jì)智能傳感器的材料、藥物運(yùn)輸設(shè)備和眾多其他應(yīng)用程序上,這也被證明是非常有用的。
如果刻意設(shè)計(jì),可以極大地?cái)U(kuò)展聚合物對(duì)各種刺激的本能反應(yīng)。例如,機(jī)械響應(yīng)聚合物(mechanophors),通過分子單位收到機(jī)械力可以改變聚合物的性質(zhì)。這些是具有廣闊潛力的工業(yè)應(yīng)用,特別是將自愈技術(shù)加入以后。
其他智能聚合物的應(yīng)用還有許多,包括可以窗戶臟后自動(dòng)擦窗戶的鍍膜,以及當(dāng)傷口愈合時(shí)自動(dòng)消失的醫(yī)療針。
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