諸昌
今天的時代從材料來看還是金屬的時代。不僅機械制造離不開金屬,電器設備離不開金屬,就是日常用品也離不開金屬。然而,材料科學的發展卻向人們預示了一個新材料時代的到來,即塑料時代。
塑料的長處是原料豐富,光潔輕便,加工方便。但塑料熔點低,硬度差,易老化。要使塑料代替金屬,就必須在性能上超過金屬。
硬度與韌性是金屬的寶貴特性,在金屬里加入一定量的某種元素,還能制成金鋼石般堅硬的特殊金屬。但美國的有機化學家們發現,塑料長鏈的“細胞”組成不同,聯接方式不同,會改變塑料的性能。例如,他們把含硫單子接在塑料長鏈上,原來怕酸、怕堿、怕熱的塑料居然一反常態,變得酸堿不腐蝕,高溫不熔化。七十年代末試制成功的烏德爾塑料能耐受300°C的高溫,耐受每平方英寸一萬磅的高壓,被廣泛用于醫療設備、炊具、照相機殼等。八十年代制成的開沃勒塑料,強度是鋼鐵的五倍,可以用來做切削金屬的刀具、防彈汽車、防彈衣。而有一種叫做潘林斯特的塑料是最堅韌的塑料,韌性超過了最好的鋼材,可以用來制造軸承、齒輪等耐磨的機件。
可是,人們仍然懷疑塑料能否戰勝金屬:塑料性能無論怎么優越,它畢竟是絕緣體,而金屬是導體,塑料怎能取代金屬?然而,在化學家看來,絕緣體與導電體之間并沒有不可逾越的鴻溝。1977年,美國賓夕法尼亞大學的科學家發現,聚乙炔塑料用溴蒸氣或碘蒸氣處理后會變成導電體,用化學物理方法可以改變它的電性能。這樣,金屬沾沾自喜的最后一張王牌也輸給了塑料。
塑料在與金屬的較量中,它不僅開始趕上和超過了金屬的性能,而且開始躋身于金屬無法與之匹敵的尖端領域??茖W家已經發明了塑料太陽能電池—一種出色的太陽能轉換器。用它鋪在屋頂上,就能源源不斷地供給電能和熱量??茖W家們預期,塑料太陽能電池將充當能源革命先軀的角色,而金屬對此卻望塵莫及。
塑料戰勝金屬的另一個重要標志將是塑料汽車的生產。這種汽車從發動機到外殼,全部由塑料制成。它重量輕、噪音小、成本低、速度快,將成為汽車家族中的后起之秀。除此之外,塑料研究家還在研制塑料飛機,塑料飛機成功之日,材料工業和航空工業都將揭開嶄新的一頁。