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五種具有改變世界力量的合成材料
發(fā)布時(shí)間:2024-04-15 14:50:09
五種具有改變世界力量的合成材料
化學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了新的催化劑并開(kāi)發(fā)了新的合成路線來(lái)創(chuàng)造具有真正特定應(yīng)用的材料。今天,合成材料已經(jīng)超越了日常家居用品,塑造了幾個(gè)主要行業(yè)。以下是未來(lái)將發(fā)揮作用的五種類型:
1、生物塑料(Bioplastics)
正如我們經(jīng)常被提醒的那樣,塑料不會(huì)降解,是可見(jiàn)的環(huán)境污染源。更復(fù)雜的是,這些材料的組成部分,我們稱之為單體,歷史上來(lái)源于原油,一種不可再生資源。但現(xiàn)在這種情況正在改變。生物塑料是以下兩種塑料:源自可再生資源、可生物降解或兩者兼而有之。生物塑料代表了塑料市場(chǎng)的一種演變,因?yàn)樗鼈冸S著新應(yīng)用和技術(shù)的開(kāi)發(fā)而受益。
2、塑料電子(Plastic Electronics)
塑料電子產(chǎn)品是在 1970 年代后期發(fā)現(xiàn)的,它代表了一種不斷擴(kuò)展的技術(shù),它為我們帶來(lái)了無(wú)數(shù)包含柔性和透明電子電路的產(chǎn)品。塑料技術(shù)不是依靠傳統(tǒng)、剛性和易碎的硅芯片來(lái)處理信息,而是依靠可以打印編碼的新型有機(jī)材料。目前先進(jìn)的微芯片工廠大約有三個(gè)足球場(chǎng)那么大,需要專門(mén)建造的設(shè)施。相比之下,塑料電子電路有可能在小型實(shí)驗(yàn)室中創(chuàng)建。
3、自愈聚合物(Self-Healing Polymers)
自愈是自然界眾所周知的現(xiàn)象:斷骨一段時(shí)間后會(huì)合并,如果皮膚受損,傷口會(huì)止血并再次愈合。可以模仿這一概念來(lái)制造聚合物材料,這些材料在降解或磨損后具有再生能力。受生物系統(tǒng)的啟發(fā),新材料現(xiàn)在可以治愈傳統(tǒng)上不可逆的損傷。該領(lǐng)域的當(dāng)前研究表明,如何調(diào)整不同的自愈機(jī)制來(lái)生產(chǎn)更多用途的材料。
4、智能和反應(yīng)性聚合物(Smart and Reactive Polymers)
凝膠和合成橡膠可以根據(jù)周圍環(huán)境的變化(例如溫度或酸度)輕松調(diào)整其形狀。事實(shí)證明,這在設(shè)計(jì)用于傳感器、藥物輸送設(shè)備和許多其他應(yīng)用的智能材料時(shí)非常有用。例如,機(jī)械載體是在受到機(jī)械力時(shí)可以改變聚合物性質(zhì)的分子單元。這些可以有任何數(shù)量的工業(yè)應(yīng)用,特別是通過(guò)結(jié)合自我修復(fù)技術(shù)。
5、納米復(fù)合材料和納米材料(Nanocomposites and Nanomaterials)
納米材料是長(zhǎng)度小于 100 nm 的合成復(fù)合材料。它們以多排聚集在一起,以生產(chǎn)出令人難以置信的輕巧、柔韌且耐用的合成材料。由于這些特性,納米材料在航空航天、化學(xué)和航空領(lǐng)域以及與光學(xué)、太陽(yáng)能氫、燃料電池、電池、傳感器和發(fā)電相關(guān)的產(chǎn)品中具有多種重要應(yīng)用。此外,鑒于我們這個(gè)時(shí)代緊迫的挑戰(zhàn)之一是尋找替代的、環(huán)保的能源,納米材料是太陽(yáng)能電池、油漆和其他綠色化學(xué)應(yīng)用中的關(guān)鍵組成部分。石墨烯納米材料(Graphene Nanomaterials)的強(qiáng)度石墨烯因其獨(dú)特的卓越性能組合而成為有前途的納米材料之一。這種顛覆性技術(shù)可以開(kāi)辟新市場(chǎng),甚至取代現(xiàn)有技術(shù)或材料。沒(méi)有其他材料具有石墨烯高級(jí)的廣度,使其成為無(wú)數(shù)應(yīng)用的理想選擇。從醫(yī)學(xué)、電子和國(guó)防,到海水淡化、藝術(shù)修復(fù)和替代燃料,石墨烯研究的影響是巨大的。
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