2013年9月3日 星期二

擠壓就變硬——這是塑料外殼要逆襲的節奏?



擠壓就變硬——這是塑料外殼要逆襲的節奏?
來源:雷鋒網;作者:劉芳平;發佈時間:2013-09-03 11:19


new plastic塑料是用途十分廣泛的一種材料,我們擁有的幾乎每一樣東西都或多或少包含有塑料。塑料很輕,不貴,而且可以被塑造成各種形狀。然而它並不是一種強度很高的材料。很多用戶都遇到過手機墜落導致外殼破裂的情況。由杜克大學開發的一種新型塑料可以徹底改變這種情況。這種塑料在受到壓力時強度會變高。


這一新特性是由材料的分子結構帶來的。像所有的塑料一樣,它也有一個主要由碳組成的骨幹。然而,這些碳原子被排列成一系列的三角形,每個點上有兩個溴原子,連接成一個個長鏈條。科學家發現這種獨特的結構可以把破壞性能量轉變成建設性能量,它是如何做到的呢?

如何在受到壓力時變強?

當這些(高分子)聚合物鏈遇到打擊時,它們的一邊會撕裂。其它塑料高分子聚合物並不會被損壞的一模一樣,這就導致結構損壞。然而,這只是整個轉變的開端。這種外力會把碳三角打破,變成一條更長的鏈,同時把溴的位點釋放出來,讓另一個分子進入。

nchem.

科學家在這種塑料中加入了一種叫羧酸鹽的分子,以利用這些空出來的溴位點。它能夠使多條鏈連接起來,同時提高損壞部位的材料強度。由於這種材料只對機械力有反應,而不是光、熱或化學侵蝕,所以它被稱為機械響應性聚合物。

杜克大學的團隊進行了一系列的測試,以保證這種新的機械響應性聚合物可以持續不斷地產生新結合。從更大的角度來看,當這種材料受到外力入侵時,會開 啟結構變化,使它由柔韌變堅硬。在微觀層面,科學家使用一種叫納米壓痕的技術,發現材料擠壓過後硬度增強了200倍。甚至當塑料融解在溶液中也可以做到, 分子被擾亂使其產生交叉結合,變成塑性凝膠,在容器的一側形成一層。

Plastic

用途廣泛

這不僅僅是一個很酷的科學實驗。像這種用途廣泛的機械響應性聚合物可以在很多領域產生革命性的影響。例如它能讓人造心臟瓣膜這類可植入醫療設備變得更耐用;也可以在假肢的關鍵部位使用這種材料。也許某天我們還能看到諾基亞在手機上使用這種塑料外殼,把耐摔上升到一個新境界。

這種塑料很可能會衝出實驗室,該團隊正努力讓它變得更好用。目前的研究目標是,當外力從塑料上移除時,如何把硬度消減,這樣才能讓抗擠壓塑料保持柔韌。媽媽再也不用擔心購物袋撐破了。

via Extremetech


 結論:
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