塑料王国的“五朵金花”_压电薄膜传感器论文

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随着石油化学工业的迅猛发展,塑料王国的成员越来越多,真可谓“天涯何处无塑料”了。但最引人瞩目和最有发展前途的要数导电塑料、工程塑料、隐形塑料、压电塑料和磁性塑料,它们被誉为塑料王国的“五朵金花”。

导电塑料 塑料是绝缘体,人们早已深信不疑。然而,导电塑料的悄然崛起,这个观念不攻自破。美国科学家将乙炔气注入磁场,形成被磁场拉长分子链的高性能导电塑料,其工艺快速简便。日本开发出恒温导电塑料,通电后可将温度升高,断电后仍保持此温度。另外还研制出聚乙炔、聚吡咯、聚炔腈等高导电塑料。日美联合研制一种PITN导电塑料,其导电性能比以往的同类聚合物高5~10倍, 已被用作电子设备的显示材料,以代替液晶、铁电体或透明导电薄膜等。由于导电塑料易于制造,成本低且体积小,特别是设计适当的合成有机分子结构,还能够控制电子元件的电子性能和光学性能,因此,科学家预测,导电塑料有可能取代传统的有机半导体、金属和超导体等材料。

工程塑料 与金属相比,工程塑料具有重量轻、成型加工性能好、耐蚀耐磨、易着色、易复合等优点,因而大量代替金属应用于机械、电子、电器、光导纤维、电机仪表以及航空、国防等尖端技术领域,如聚四氟乙烯,几乎所有的化学品对它都不起作用,甚至连声名显赫的王水也奈何它不得。它可以在-250~250℃的温度下工作,且绝缘性能好,摩擦系数低。这些特性令金属“望尘莫及”,“黯然失色”。

隐形塑料 塑料给人们的生活带来了极大的方便,但也带来了小小的灾难,因其不易腐烂,而焚烧又会污染环境,致使“塑满为患”。隐形塑料的诞生轻易地解决这一问题。前苏联科学家在聚乙烯中加入微量金属有机络合物二茂铁衍生物,从而制成一种隐形塑料。在阳光照射下,衍生物与塑料中的氧气发生化学反应生成过氧化物,使塑料制品变成一块块面积不到1厘米[2]的碎片,再经自然界中微生物作用而变成可被土壤吸收的物质,从此塑料悄然消失。美国科学家在塑料制造过程中,加入一定比例的淀粉、纤维素,酶等物质,使塑料富有营养,能让细菌大量繁殖。在细菌的吞食下,塑料化为乌有。相信不久的将来,人们再也不会为日益增多的塑料垃圾而伤透脑筋了。

压电塑料 压电塑料是一类二氟代聚乙二烯化合物(PVDF),这类聚合物都由扭曲的链状分子组成,分子中每个链的中心都含有碳原子。压电塑料的制造工艺并不难,首先用板材成型挤压机将PVDF树脂延展开,然后把正负电极压在薄膜两侧,使金属——PVDF——金属叠层置于强电场中,于是交替排列的氟原子和氢原子对便分别旋转到聚合物“脊骨”的两侧,形成具有奇妙的压电特性的PVDF。压电塑料已在机械、电子、医疗、军事、航空、航天等领域发挥作用,如将压电塑料产生的电信号经过电子仪器处理,可测出长达100秒、短至0.00001秒内发生的机械变形。用压电塑料制成的机器人触觉传感器和预防突发性婴儿死亡综合症的睡眠窒息监测器,效果非常好。用压电塑料制成的粉尘探测器,每秒钟竟能探测出数千粉尘颗粒,甚至质量小至10[-13]克、时速高达17万英里的颗粒也难逃其“火眼金睛”。随着科技的发展,压电塑料将会得到更广泛的应用。

磁性塑料 聚合物在常态下不会对任何磁铁作出反应,这是众所周知的。然而,科学家发现,在极低温度下存在着显磁性的聚合物。美国据此制成“塑料磁体”,用金属钒和人造化合物四氰乙烯制成聚合磁粉。目前,应用较广的是添加型磁性塑料,它以合成树脂为粘结剂。磁粉为填料,磁粉含量可高达60%左右,其中再加入其它助剂混合后浇铸而成毛坯,最后对这种材料进行特殊处理,以混入塑料和使磁性微粒定向排布。磁性塑料具有较大的磁性,耐冲击强度高,比重小,磁力易控制,成型收缩率小,并可成型为复杂形状或薄片物,主要用于仪表、计时器、微电机、家电电器、儿童玩具等。相信不久的将来,磁性塑料将在电脑、信息、通信等高技术产业领域大显身手。

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