塑料飛機(jī)即將起航

塑料，是用樹脂等高分子化合物與配料混合，再經(jīng)加熱加壓而形成的具有一定形狀的材料。塑料在人們生活中應(yīng)用廣泛，特性也為一般人所熟知，但是你能設(shè)想到乘坐半塑料甚至全塑料的飛機(jī)飛上藍(lán)天嗎?

復(fù)合塑料被用于航空零部件的制造已很普遍。美國、日本、意大利等國共同開發(fā)的大型客機(jī)上，各種塑料用量約占整個(gè)飛機(jī)重量的40％，可以節(jié)省燃油25％以上。印度班加羅爾航空實(shí)驗(yàn)所研制成的小型塑料飛機(jī)，總重量只有600千克，飛行速度每小時(shí)350千米，可以連續(xù)飛行2700千米。波音公司將于2008年推出半塑料機(jī)身的787“夢(mèng)幻客機(jī)”，而全塑料機(jī)身的波音787正在加緊研制當(dāng)中。

性能可與金屬媲美

航空制造所用復(fù)合塑料是一種聚合體樹脂制成的矩陣結(jié)構(gòu)，由耐熱性能良好的增強(qiáng)型碳素纖維層或者玻璃纖維層膠合而成，再利用熔爐打造成所需要的形狀，以適應(yīng)不同零部件所承受的壓力。目前的新型復(fù)合塑料重量只有鋁合金的一半，但強(qiáng)度卻比鋁合金高出20％，而且絕緣性能好，抗腐蝕能力要比一般的金屬材料高。用其替代部分金屬制造航空零部件，不但生產(chǎn)成本低，還可減輕飛機(jī)重量，降低耗油，提高飛行的航程和航速，改善飛機(jī)的飛行性能。

對(duì)于金屬材料而言，如果壓力達(dá)到其最高可承受壓力的10％，疲勞裂紋就會(huì)出現(xiàn)，不過這種裂紋的增大過程比較緩慢。復(fù)合塑料正好與之相反，只有當(dāng)壓力達(dá)到最高可承受壓力的60％～70％時(shí)才可能出現(xiàn)疲勞裂紋，但是一旦裂紋出現(xiàn)，也就意味著這一零部件必須馬上更換，否則就可能釀成大禍。目前，工程技術(shù)人員可以借助超聲波或者熱感應(yīng)器等來確定復(fù)合塑料結(jié)構(gòu)的損壞情況。前不久，加拿大研究人員發(fā)明了一種激光檢測(cè)技術(shù)。利用這種檢測(cè)系統(tǒng)，無需拆除零部件就能檢測(cè)整個(gè)飛機(jī)的復(fù)合框架。

在人們的印象中，塑料原本是絕緣體。而現(xiàn)在研制出的導(dǎo)電塑料足可以與金屬相媲美，與此相關(guān)的發(fā)明還曾榮獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?，F(xiàn)已投入使用的導(dǎo)電塑料主要有聚乙炔和聚氟化亞乙烯等。運(yùn)用這樣材料制成的蓄電池，重量可以比普通的鉛一酸蓄電池輕三分之一，并能夠重復(fù)使用1000多次，充電和放電速度也快得多。運(yùn)用能夠?qū)щ姷乃芰?，還可以制成硬幣一般大小的微型重復(fù)充電電池，也可以制作僅有明信片大小的薄型電池。聚氟化亞乙烯具有壓電性，受壓后能導(dǎo)電。研究人員除了將它用于耳機(jī)和擴(kuò)音設(shè)備之外，正在研究將其用作太陽能電池板。由于它的重量輕，能夠制成薄膜，便于按照所需要的大小和電壓剪切。現(xiàn)在，英國、加拿大還把導(dǎo)電塑料應(yīng)用到電子玩具、電子游戲機(jī)、電視機(jī)以及其他電器設(shè)備，可以大幅度節(jié)約金屬材料。

隨著高分子化學(xué)的發(fā)展，科學(xué)家還通過改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方法來使導(dǎo)電塑料能夠具有半導(dǎo)體、導(dǎo)體和超導(dǎo)體的性質(zhì)。而且，還能在改變其導(dǎo)電性能的同時(shí)，改變它的熱、磁、光以及顏色等方面的特性，從而使應(yīng)用領(lǐng)域更為擴(kuò)大?，F(xiàn)在，有的國家已經(jīng)提出了用導(dǎo)電塑料來制作機(jī)器人肌肉的設(shè)想。采用這種方法后，當(dāng)用電化學(xué)的方法對(duì)導(dǎo)電塑料進(jìn)行控制時(shí)，導(dǎo)電塑料的體積就會(huì)發(fā)生膨脹或收縮變化，從而驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的四肢活動(dòng)，完成各種動(dòng)作。

材料中的綠色家族

目前，全球的塑料年產(chǎn)量為1．5億噸。由于廢棄塑料非常難以分解處理，形成令人十分頭疼的“白色污染”。除造成污染外，普通工業(yè)塑料的生產(chǎn)還受到石油儲(chǔ)量的制約。為此，科學(xué)家一直在尋找用石油的替代品來制造綠色塑料的方法。美國、日本和英國等國家已經(jīng)在這一方面取得了可喜的成果，有的已經(jīng)開始投入商業(yè)性生產(chǎn)。

生物塑料無論從觸感還是硬度上都與以石油為原料制成的普通塑料沒有什么區(qū)別，但用聚乳酸分子制成的生物塑料，很容易被微生物分解，因而不會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞。2001年，美國開設(shè)了使用玉米淀粉生產(chǎn)聚乳酸的工廠，以此制成生物塑料，年產(chǎn)量達(dá)14萬噸。

玉米塑料是由乳酸菌發(fā)酵玉米粉產(chǎn)生高純度的L-乳酸，再經(jīng)過化學(xué)聚合形成的高分子乳酸聚合體。玉米塑料神通廣大，它可用來制造出生物降解發(fā)泡材料，它的強(qiáng)度、壓縮應(yīng)力、緩沖性、耐藥性等均與苯乙烯塑料相同。玉米塑料可制成農(nóng)用地膜，用畢可制成堆肥，既可肥田還能進(jìn)一步在土壤中自然分解為二氧化碳和水，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。玉米塑料還可被加工成生物降解紡織纖維，具有極好的手感、更好的吸濕性、懸垂性和回彈性。被廣泛的應(yīng)用于非織造布、地毯和家庭裝飾業(yè)。在醫(yī)藥領(lǐng)域，玉米塑料可制成骨釘、骨片、骨針和手術(shù)縫合線，在起到一定的固定治療作用后，自行在體內(nèi)分解消化，解除病人多次手術(shù)的痛苦；通過控制玉米塑料的聚合度，可制成緩釋包裹材料，用做藥物和固體保健食品的包裹膠囊等。

日本豐田汽車公司從2001年起，在汽車車窗內(nèi)襯和車身外板周圍等處，使用了以白薯制成的生物塑料。其原理是利用微生物使白薯中的淀粉發(fā)酵，然后加工成聚乳酸，進(jìn)而制成塑料。試驗(yàn)證明：以白薯制成的生物塑料在埋入土壤中一周后，其透明度就會(huì)喪失，四周后變成粉末狀，用不了多長時(shí)間，微生物便會(huì)將其分解為二氧化碳和水而最終消失。

科學(xué)家從生物聚合物的細(xì)菌中，提取出能夠產(chǎn)生塑料的基因。然后，將這種基因轉(zhuǎn)移到油菜的植株中。隨后，這些油菜植株內(nèi)便產(chǎn)生出一種塑性聚合物。將這種聚合物進(jìn)行加工提煉后，便可以得到油菜塑料。這種塑料可以制成包裝材料和嬰幼兒的尿布，使用丟棄后能夠自行腐爛。

在空氣中自然消失

降解塑料被人們習(xí)慣地叫做“自動(dòng)分解的塑料”，具有可以控制的壽命年限，能夠在自然條件下，經(jīng)過一段時(shí)間后會(huì)自行分解，生成對(duì)環(huán)境無害的二氧化碳、水和其他物質(zhì)。

塑料的降解過程是一個(gè)由高分子量化合物變?yōu)榈头肿恿炕衔锏膹?fù)雜過程。降解的快慢與環(huán)境條件以及塑料本身的特性密切相關(guān)。從大的方面來看，降解的方式可以有熱降解、光降解和生物降解三種方式。但熱降解需要在高溫條件下進(jìn)行，這已經(jīng)超出自然條件的范圍。所以，現(xiàn)在所說的降解塑料，主要是指能夠被日光和微生物降解的塑料。

光降解塑料是在塑料中加入光敏劑制得的。在陽光下會(huì)自動(dòng)分解的塑料，它們的物理穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性可與標(biāo)準(zhǔn)的塑料制品媲美，分解速度則與一氧化碳含量有關(guān)。一氧化碳含量越多，光解速度越快。在日本，這種新穎塑料主要用來制造購物袋和垃圾袋。美國研制開發(fā)的一種外觀呈淺綠色的光解塑料，可用作包裝箱內(nèi)的疏松填充料。這種塑料經(jīng)過光照射后，就會(huì)變成粉末。

生物降解塑料是在酶、細(xì)菌、真菌等微生物的作用下可以降解的塑料。有的采用淀粉、纖維素等多糖類天然物與合成樹脂相混制成。美國科學(xué)家利用廢棄的土豆屑和奶酪渣制成了一種“綠色塑料”，用來制造農(nóng)用薄膜、農(nóng)藥和化肥的包裝袋。這些包裝袋在土壤中經(jīng)過一定時(shí)間之后，就會(huì)自行分解。美國和德國科學(xué)家還研制成功另外一種綠色塑料薄膜包裝材料，厚度為50微米，在土壤中23天就能自動(dòng)分解，很快便消失了。

近年來，有人在光降解塑料中加入少量生物材料，制成新型的雙降解塑料。這種降解塑料在性能上比單純的光降解塑料要好得多。我國有關(guān)部門采用這種方法制成的地膜，在陽光下暴露60天后就開始消失。

降解塑料的誕生不僅可以消除對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)，在許多領(lǐng)域都有奇異的作用。例如，用生物降解塑料制作的手術(shù)線，可以被人體吸收，傷口愈合后不用拆線。若用來制作手術(shù)縫合粘膠劑，既能粘合人體組織，還能止血，加速傷口的痊愈。國外還研制成一種能吃的生物包裝材料，制成可食用的薄膜容器，再把食品在真空中壓制成密封包裝物，食品和包裝物都能夠食用。

[責(zé)任編輯]龐云