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我国从6月1日实施“限塑令”,所有的卖场都不再提供免费的塑料袋,这是因为废旧塑料袋的处理方式不当,引发了非常严重的环境问题。但这是我们人类自身必须反省的问题,而非塑料之罪。我们应当承认,塑料在人类的现代生活中发挥着不可替代的巨大作用。
随着科学技术的飞速发展,不久的将来,更可能会出现具有救生(人造心脏、防碎玻璃、防弹背心)、储存能量(家用绝缘材料、轻型汽车)和扩展人类生存空间(通过飞机围绕地球飞行,通过航天器穿越太阳系,通过计算机畅游万维网)等功能的高级新型塑料材料。21世纪,新一代“超级合成材料”必将重塑我们的世界,并且,将以更加环保的方式为人类服务。
现代“炼金师”的杰作
中世纪的炼金师从未真正地炼出过金子,但是,研究各种元素的现代化学家确实生产出了珍贵的材料。通过提取碳、氮气和氢气这些物质的基本元素,然后使之经受地球上一般无法忍受的严酷环境,现代“炼金师”制成了一种自然界从未出现、具有异常特性的物质。像化学催化剂、强热或冷以及高压等作用可以使简单微小的分子破裂,使组成它们的基本物质重新排列成聚合物——以高度有序的长链排列的复杂“巨型分子”。塑料可以形成你所希望的形状的聚合物中的任何一种。迄今为止,科学家已经制造出数百种聚合物,有些轻如羽毛,却比钢还坚硬,有些可以抵抗灼热和严寒。而研制中的新型塑料甚至具备更多人们意想不到的性质,比如,自我“修复”的能力和在不同环境下“记住”变化形状和功能的能力。
这些高级聚合物将在很大程度上重塑我们的生活。研究人员说,在医学界,智能塑料制成修复器官损伤和清理血管的小型机器人,配合改进治疗方法,可以使人的寿命延长20年。大胆创新的聚合物将使道路在冰冻雨雪的状况下改变路面,还可以使墙壁变得更厚,或者出现更多孔,实现绝缘或通风。模仿人脑自然聚合物的塑料将使纳米计算机的速度比今天的计算机快千万倍。
塑料在我们今天的世界中几乎无处不在,并且必不可少。每年,一亿多吨塑料被生产出来。美国的塑料产量已经超过了钢、铝和铜的总和。尽管纯化论者继续贬低塑料,称塑料为“失落在宇宙中的恶势力,是社会癌症”,但是没有几个人希望过没有塑料的生活。事实上,如果没有塑料,我们就不可能享受现在的生活。塑料是现代计算机、手机和喷气式飞机的重要成分。它密封药品,为无菌手术提供保证,并且是制造人造器官和假肢的材料。在我们的闹钟、浴帘、隐形眼镜和衣物、电视机、炊具和沙发里都能找到塑料。
[延伸阅读]
塑料血液英国科学家已经开发出一种人造“塑料血”,可作为急救过程中的替代品,只需加入水就能使用。这种人造血,外形就像浓稠的襁糊,只要将其溶于水后就可以给病人输血。这种新型人造血由塑料分子构成,一块人造血中有数百万个塑料分子,这些分子的大小和形状都与血红蛋白分子类似,还可携带铁原子,像血红蛋白那样把氧输送到全身。人血在冷藏情况下只能保存35天,由于制造原料是塑料,因此这种人造血不需要冷藏保存,使用有效期长,工作效率比真正的人血还高,而且造价较低。
[趣味链接]
第一种完全合成的塑料出自美籍比利时人莱奥·贝克兰之手,1907年,他注册了酚醛塑料的专利。
贝克兰是鞋匠和女仆的儿子,1863年生于比利时。1884年,21岁的贝克兰获得博士学位,24岁时就成为比利时布鲁日高等师范学院的物理和化学教授。1889年,他到美国从事化学研究。
在哥伦比亚大学的查尔斯·钱德勒教授鼓励下,贝克兰留在美国,为纽约一家摄影供应商工作。几年后,他发明了velox照相纸,这种相纸可以在灯光下而不是必须在阳光下才能显影。1893年,贝克兰辞职创办了nepera化学公司。
在新产品冲击下,摄影器材商伊士曼·柯达吃不消了。1898年,经过两次谈判,柯达方以75万美元(相当于现在1500万美元)的价格购得velox照相纸的专利权。不过柯达很快发现配方不灵,贝克兰的回答是:这很正常,发明家在专利文件里都会省略一两步,以防被侵权使用。柯达被告知:他们买的是专利,但不是全部知识。又付了10万美元,柯达方知秘密在一种溶液里。
进入“塑料时代”
在1912年沉没的泰坦尼克号上,找不到一件塑料制品的事实,多少可以说明技术突破的速度有多快,反响有多大。随着每一种新型材料的研制、偶然或碰巧的发明,整个工业诞生了,并发生了转变。从工业化初期开始,人们便努力寻找自然资源的替代品:不用屠杀大象便能得到“象牙”,“树木”不会“腐烂”,“金属”不会磨损。当勇敢的科学家将包括硫磺、黑色火药、多种酸、石油废料、酒精甚至奶油干酪和营养汤的配方混在一起时,怪味和爆炸声便从世界各地的实验室传出。
1907年,化学家莱奥·贝克兰发明了世界上第一种全合成材料——塑料,这是一种耐用材料,可以塑成从烟灰缸到飞机助推器的几乎所有东西。酚醛塑料变成了台球运动中的新“球”,代替了洗衣机中的搅动器。到20世纪30年代,酚醛塑料的年产量达9万吨。
然而,第二次世界大战将塑料放到了需求品的中心位置。自然资源的极度缺乏使合成材料显得至关重要。一种叫做聚乙烯织膜的东西代替橡胶为盟军提供防水帐篷和靴子。一种名叫聚乙烯的超轻绝缘物让英国人在飞机和船只上安装上新型雷达,这一关键性优势战胜了在其他方面领先的德国空军和海军。而一种有机玻璃的同类物——一种液态塑料被苏联用作燃料添加剂,使盟军的坦克可以在零度以下的环境中奔驰,而纳粹的发动机则熄了火。
和平时期,军用合成物很快找到了新的用武之地。以前用来生产降落伞的尼龙在做女士的长统袜时比丝还珍贵,从而掀起了世界上最大的时尚狂潮。从前作为军用油罐车内衬的特氟隆,使太空探索成为可能,并产生了几十种为宇航员和宇宙飞船提供装备的新型塑料。
直到1979年,塑料产量超过了钢产量,人类进入了“塑料时代”,这种说法同铁器时代和青铜时代一样,标志着人类的进步。耐用的超级塑料迅速在建筑物、机器和车辆中取代了金属。当今信息时代的几乎所有数据都储存在塑料上,从计算机元件到DVD。
[延伸阅读]
塑料药物炸弹人体细胞由分子结构所构成。它们可能因为病变而产生遗传疾病。目前,科学家正在研究一种塑料药物炸弹,它能进入人体细胞内,对病变的分子结构起到治疗作用。这种塑料药物炸弹的弹药是DNA、抗体或者蛋白质。治疗人员将塑料药物通过一些整形手术,如牙齿整形手术,将药物炸弹植入体内,让人体对其不产生排斥。当塑料药物炸弹进入人体后,通过一个小小的爆炸将药物释放出来。
[趣味链接]
1975年,美国费城的艾伦教授到日本进行学术访问。在东京技术学院实验室参观时,楼道角落里的一堆既像塑料又闪着银光的薄膜引起了艾伦教授的注意。当他好奇地询问陪同的白川教授时,对方不以为然地回答:这只是一堆废品,毫无科学价值。
白川接着告诉他,那是一个外国留学生在做高分子聚合实验时,由于没听清规则和要求而制造的一种莫名奇妙的产品,被丢弃在那里已近5年了。艾伦对这堆废品产生了浓厚的兴趣,在研究了几日后,他提出将此堆废品带走的请求,白川教授爽快地答应了。
回到费城后,艾伦教授不分昼夜地埋头在实验室里对这堆“废品”进行研究。最后,当他将一些微量碘加入这种聚乙烯时,奇迹发生了:这堆“废品”的导电性一下子提高了千万倍,真正成为金属般的导电塑料。这个发现震惊了全世界,因为自塑料发明以来,各种塑料为绝缘体已成为科学界的定论。但艾伦教授的发现却打破了常规,这个有悖“常理”的科学研究成果,使他获得了2000年的诺贝尔化学奖。
从“生态恶棍”到“环保英雄”
塑料在我们的生活中变得举足轻重的同时,反对它的呼声也更加坚定和强烈。塑料曾引以为豪的强持久性如今成为困扰它的问题。你可以把它摔坏、砍断、切碎、烧掉、埋掉,但是,它还是顽强地拒绝“死”去。
即便是塑料业也承认浪费是一个大问题,而“绿色塑料”这个小行业正试图将塑料置于死地。芝加哥的麦当劳餐馆现在用土豆和石灰石制成的塑料餐具装“巨无霸”,这种餐具可以粉碎,并溶于水。其他公司正在推广可以在潮湿的土壤里消失的塑料制品,并保证这些制品会在6个星期内消失。
如今,只有三分之一的耐用塑料找到了出路。不过,其数量在不断上升,特别是像锐步、比恩邮购和巴塔哥尼亚这样的公司推出了循环再利用的程序后,这些程序将塑料碾碎、织成针一样细的“微型纤维”,再将其织进时髦的运动鞋、夹克衫、羊毛背心和鞋子中。由于最新型的塑料内部装有自我修复微囊,它有望实现不必丢弃的目标。如果由于受损或老化出现裂缝,这种材料将释放新的聚合物进行再加固,比方说,汽车的保险杠或波音747飞机的机头。
不久以后,鉴于“智能”塑料正在研制中,塑料的形象将从“生态恶棍”变成“环保英雄”。这些材料将使车辆消除破坏臭氧的废气,帮助窗户储存并利用太阳能。也许,到了那时,“塑料”一词将从恶意的讽刺变成真正的褒扬。
[延伸阅读]
塑料皮肤希拉·麦克内尔教授目前是英国知名的3D塑料皮肤移植专家。外来的真人皮肤有一定的缺陷,首先是不好找,其次可能出现排异现象或者一些副作用,反而可能危及病人。据麦克内尔教授介绍,他进行的手术是先提取部分病人的皮肤样本,在实验室内培植出3D塑料皮肤底层,再用于被烧伤处。塑料从视觉上和触感上,与皮肤最底层没有太大差别,皮肤细胞像长在上面一样。移植手术后,塑料逐渐会被降解,而且不会出现任何副作用。
[趣味链接]
在未来,塑料将有越来越多的新用途,它将给电子产业带来一场革命。目前绝大多数电子产品采用硅做芯片,未来的手机、电视、手表、计算机将会广泛地使用廉价的塑料芯片。用塑料可以制造芯片的基本元件晶体管以及发光二极管,当电流通过它的表面时就会发光。
未来,几乎所有电子产品的电子屏幕都会有4个特点:轻薄、明亮、廉价、灵活。这种材料甚至能够喷涂在墙上,随天气变化而改变颜色,并能调节室内的光线,还能做成可以折叠的电子书,方便人们携带。科学家预言,也许未来你家里的电冰箱随时都能根据你的心情和喜好更换不同的颜色,家里将会变得多姿多彩。
(编辑孙世奇)
随着科学技术的飞速发展,不久的将来,更可能会出现具有救生(人造心脏、防碎玻璃、防弹背心)、储存能量(家用绝缘材料、轻型汽车)和扩展人类生存空间(通过飞机围绕地球飞行,通过航天器穿越太阳系,通过计算机畅游万维网)等功能的高级新型塑料材料。21世纪,新一代“超级合成材料”必将重塑我们的世界,并且,将以更加环保的方式为人类服务。
现代“炼金师”的杰作
中世纪的炼金师从未真正地炼出过金子,但是,研究各种元素的现代化学家确实生产出了珍贵的材料。通过提取碳、氮气和氢气这些物质的基本元素,然后使之经受地球上一般无法忍受的严酷环境,现代“炼金师”制成了一种自然界从未出现、具有异常特性的物质。像化学催化剂、强热或冷以及高压等作用可以使简单微小的分子破裂,使组成它们的基本物质重新排列成聚合物——以高度有序的长链排列的复杂“巨型分子”。塑料可以形成你所希望的形状的聚合物中的任何一种。迄今为止,科学家已经制造出数百种聚合物,有些轻如羽毛,却比钢还坚硬,有些可以抵抗灼热和严寒。而研制中的新型塑料甚至具备更多人们意想不到的性质,比如,自我“修复”的能力和在不同环境下“记住”变化形状和功能的能力。
这些高级聚合物将在很大程度上重塑我们的生活。研究人员说,在医学界,智能塑料制成修复器官损伤和清理血管的小型机器人,配合改进治疗方法,可以使人的寿命延长20年。大胆创新的聚合物将使道路在冰冻雨雪的状况下改变路面,还可以使墙壁变得更厚,或者出现更多孔,实现绝缘或通风。模仿人脑自然聚合物的塑料将使纳米计算机的速度比今天的计算机快千万倍。
塑料在我们今天的世界中几乎无处不在,并且必不可少。每年,一亿多吨塑料被生产出来。美国的塑料产量已经超过了钢、铝和铜的总和。尽管纯化论者继续贬低塑料,称塑料为“失落在宇宙中的恶势力,是社会癌症”,但是没有几个人希望过没有塑料的生活。事实上,如果没有塑料,我们就不可能享受现在的生活。塑料是现代计算机、手机和喷气式飞机的重要成分。它密封药品,为无菌手术提供保证,并且是制造人造器官和假肢的材料。在我们的闹钟、浴帘、隐形眼镜和衣物、电视机、炊具和沙发里都能找到塑料。
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塑料血液英国科学家已经开发出一种人造“塑料血”,可作为急救过程中的替代品,只需加入水就能使用。这种人造血,外形就像浓稠的襁糊,只要将其溶于水后就可以给病人输血。这种新型人造血由塑料分子构成,一块人造血中有数百万个塑料分子,这些分子的大小和形状都与血红蛋白分子类似,还可携带铁原子,像血红蛋白那样把氧输送到全身。人血在冷藏情况下只能保存35天,由于制造原料是塑料,因此这种人造血不需要冷藏保存,使用有效期长,工作效率比真正的人血还高,而且造价较低。
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第一种完全合成的塑料出自美籍比利时人莱奥·贝克兰之手,1907年,他注册了酚醛塑料的专利。
贝克兰是鞋匠和女仆的儿子,1863年生于比利时。1884年,21岁的贝克兰获得博士学位,24岁时就成为比利时布鲁日高等师范学院的物理和化学教授。1889年,他到美国从事化学研究。
在哥伦比亚大学的查尔斯·钱德勒教授鼓励下,贝克兰留在美国,为纽约一家摄影供应商工作。几年后,他发明了velox照相纸,这种相纸可以在灯光下而不是必须在阳光下才能显影。1893年,贝克兰辞职创办了nepera化学公司。
在新产品冲击下,摄影器材商伊士曼·柯达吃不消了。1898年,经过两次谈判,柯达方以75万美元(相当于现在1500万美元)的价格购得velox照相纸的专利权。不过柯达很快发现配方不灵,贝克兰的回答是:这很正常,发明家在专利文件里都会省略一两步,以防被侵权使用。柯达被告知:他们买的是专利,但不是全部知识。又付了10万美元,柯达方知秘密在一种溶液里。
进入“塑料时代”
在1912年沉没的泰坦尼克号上,找不到一件塑料制品的事实,多少可以说明技术突破的速度有多快,反响有多大。随着每一种新型材料的研制、偶然或碰巧的发明,整个工业诞生了,并发生了转变。从工业化初期开始,人们便努力寻找自然资源的替代品:不用屠杀大象便能得到“象牙”,“树木”不会“腐烂”,“金属”不会磨损。当勇敢的科学家将包括硫磺、黑色火药、多种酸、石油废料、酒精甚至奶油干酪和营养汤的配方混在一起时,怪味和爆炸声便从世界各地的实验室传出。
1907年,化学家莱奥·贝克兰发明了世界上第一种全合成材料——塑料,这是一种耐用材料,可以塑成从烟灰缸到飞机助推器的几乎所有东西。酚醛塑料变成了台球运动中的新“球”,代替了洗衣机中的搅动器。到20世纪30年代,酚醛塑料的年产量达9万吨。
然而,第二次世界大战将塑料放到了需求品的中心位置。自然资源的极度缺乏使合成材料显得至关重要。一种叫做聚乙烯织膜的东西代替橡胶为盟军提供防水帐篷和靴子。一种名叫聚乙烯的超轻绝缘物让英国人在飞机和船只上安装上新型雷达,这一关键性优势战胜了在其他方面领先的德国空军和海军。而一种有机玻璃的同类物——一种液态塑料被苏联用作燃料添加剂,使盟军的坦克可以在零度以下的环境中奔驰,而纳粹的发动机则熄了火。
和平时期,军用合成物很快找到了新的用武之地。以前用来生产降落伞的尼龙在做女士的长统袜时比丝还珍贵,从而掀起了世界上最大的时尚狂潮。从前作为军用油罐车内衬的特氟隆,使太空探索成为可能,并产生了几十种为宇航员和宇宙飞船提供装备的新型塑料。
直到1979年,塑料产量超过了钢产量,人类进入了“塑料时代”,这种说法同铁器时代和青铜时代一样,标志着人类的进步。耐用的超级塑料迅速在建筑物、机器和车辆中取代了金属。当今信息时代的几乎所有数据都储存在塑料上,从计算机元件到DVD。
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塑料药物炸弹人体细胞由分子结构所构成。它们可能因为病变而产生遗传疾病。目前,科学家正在研究一种塑料药物炸弹,它能进入人体细胞内,对病变的分子结构起到治疗作用。这种塑料药物炸弹的弹药是DNA、抗体或者蛋白质。治疗人员将塑料药物通过一些整形手术,如牙齿整形手术,将药物炸弹植入体内,让人体对其不产生排斥。当塑料药物炸弹进入人体后,通过一个小小的爆炸将药物释放出来。
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1975年,美国费城的艾伦教授到日本进行学术访问。在东京技术学院实验室参观时,楼道角落里的一堆既像塑料又闪着银光的薄膜引起了艾伦教授的注意。当他好奇地询问陪同的白川教授时,对方不以为然地回答:这只是一堆废品,毫无科学价值。
白川接着告诉他,那是一个外国留学生在做高分子聚合实验时,由于没听清规则和要求而制造的一种莫名奇妙的产品,被丢弃在那里已近5年了。艾伦对这堆废品产生了浓厚的兴趣,在研究了几日后,他提出将此堆废品带走的请求,白川教授爽快地答应了。
回到费城后,艾伦教授不分昼夜地埋头在实验室里对这堆“废品”进行研究。最后,当他将一些微量碘加入这种聚乙烯时,奇迹发生了:这堆“废品”的导电性一下子提高了千万倍,真正成为金属般的导电塑料。这个发现震惊了全世界,因为自塑料发明以来,各种塑料为绝缘体已成为科学界的定论。但艾伦教授的发现却打破了常规,这个有悖“常理”的科学研究成果,使他获得了2000年的诺贝尔化学奖。
从“生态恶棍”到“环保英雄”
塑料在我们的生活中变得举足轻重的同时,反对它的呼声也更加坚定和强烈。塑料曾引以为豪的强持久性如今成为困扰它的问题。你可以把它摔坏、砍断、切碎、烧掉、埋掉,但是,它还是顽强地拒绝“死”去。
即便是塑料业也承认浪费是一个大问题,而“绿色塑料”这个小行业正试图将塑料置于死地。芝加哥的麦当劳餐馆现在用土豆和石灰石制成的塑料餐具装“巨无霸”,这种餐具可以粉碎,并溶于水。其他公司正在推广可以在潮湿的土壤里消失的塑料制品,并保证这些制品会在6个星期内消失。
如今,只有三分之一的耐用塑料找到了出路。不过,其数量在不断上升,特别是像锐步、比恩邮购和巴塔哥尼亚这样的公司推出了循环再利用的程序后,这些程序将塑料碾碎、织成针一样细的“微型纤维”,再将其织进时髦的运动鞋、夹克衫、羊毛背心和鞋子中。由于最新型的塑料内部装有自我修复微囊,它有望实现不必丢弃的目标。如果由于受损或老化出现裂缝,这种材料将释放新的聚合物进行再加固,比方说,汽车的保险杠或波音747飞机的机头。
不久以后,鉴于“智能”塑料正在研制中,塑料的形象将从“生态恶棍”变成“环保英雄”。这些材料将使车辆消除破坏臭氧的废气,帮助窗户储存并利用太阳能。也许,到了那时,“塑料”一词将从恶意的讽刺变成真正的褒扬。
[延伸阅读]
塑料皮肤希拉·麦克内尔教授目前是英国知名的3D塑料皮肤移植专家。外来的真人皮肤有一定的缺陷,首先是不好找,其次可能出现排异现象或者一些副作用,反而可能危及病人。据麦克内尔教授介绍,他进行的手术是先提取部分病人的皮肤样本,在实验室内培植出3D塑料皮肤底层,再用于被烧伤处。塑料从视觉上和触感上,与皮肤最底层没有太大差别,皮肤细胞像长在上面一样。移植手术后,塑料逐渐会被降解,而且不会出现任何副作用。
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在未来,塑料将有越来越多的新用途,它将给电子产业带来一场革命。目前绝大多数电子产品采用硅做芯片,未来的手机、电视、手表、计算机将会广泛地使用廉价的塑料芯片。用塑料可以制造芯片的基本元件晶体管以及发光二极管,当电流通过它的表面时就会发光。
未来,几乎所有电子产品的电子屏幕都会有4个特点:轻薄、明亮、廉价、灵活。这种材料甚至能够喷涂在墙上,随天气变化而改变颜色,并能调节室内的光线,还能做成可以折叠的电子书,方便人们携带。科学家预言,也许未来你家里的电冰箱随时都能根据你的心情和喜好更换不同的颜色,家里将会变得多姿多彩。
(编辑孙世奇)