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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：

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【CPP114】訊：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。尼龍是由杜邦公司的科研機(jī)構(gòu)于1935年研制成功，在世博會(huì)上作為新的針織類產(chǎn)品面市。“全部由諸如煤炭、水和空氣這類常用原材料制成”的細(xì)絲，卻有如鋼鐵般的力量。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：

1.生物塑料（Bioplastics）

眾所周知，不能被降解的塑料是一種常見的環(huán)境污染來源。更糟糕的是，這些我們稱之為單體的塑料的構(gòu)件，來自不能再生的遠(yuǎn)古的原油。

感謝在生產(chǎn)過程中使用的酶和催化劑，它們使得這種情況開始發(fā)生改變。未來極有可能將諸如沼氣等可再生能源轉(zhuǎn)化為制造塑料和合成橡膠的主要構(gòu)件。

由于保存了化石原料，這些材料將變得可持續(xù)，但這只是解決了部分問題。除非它們也能夠被生物降解，否則，對(duì)于環(huán)境來說它們?nèi)匀皇且粋€(gè)問題。

2.塑料復(fù)合材料/納米復(fù)合材料（Plastic Composites/Nanocomposites）

塑料復(fù)合材料是由不同纖維構(gòu)成的更加堅(jiān)固或有彈性的塑料。舉個(gè)例子，你在聚合物中鑲嵌一些碳纖維來增加強(qiáng)度，可以制造出一種用于現(xiàn)代節(jié)能型交通工具的輕質(zhì)材料。

這類纖維增強(qiáng)塑料（fibre-reinforced plastics）的使用正在快速發(fā)展，特別是在航空航天工業(yè)（波音787和空客A360都有50%的復(fù)合材料）。如果不是由于成本過高，這些材料將被用于所有的運(yùn)輸工具。

最新出現(xiàn)的納米復(fù)合材料，用微粒子代替了其他包括了石墨烯在內(nèi)的物質(zhì)來加強(qiáng)塑料。這種新材料用途潛力無窮，從風(fēng)力渦輪葉片上輕量傳感器到電量更足的電池，再到植入人體的用于加速骨折恢復(fù)的支架。

如果我們成功地將納米復(fù)合材料在嚴(yán)密控制的工作條件下加工生產(chǎn)，將是令人心潮澎湃的一件事情。如果我們觀察自然材料例如木材的結(jié)構(gòu)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)它們驚人得復(fù)雜。相比之下，我們現(xiàn)有的復(fù)合材料和納米材料是那么得不成熟。