科學創造精彩（簡體書）

能導電的塑料
一般認為，塑料是一種很不錯的電絕緣體。的確，絕大部分的塑料都具有優異的電絕緣性能，因此，你在家里可以見到塑料做成的電線包覆、插座、插頭以及電器外殼等。如果塑料能導電，那么，我們當中有許多人不就隨時有觸電的可能？
但是，在這一般認為不能導電的塑料家族中，卻出現了一批讓人看不懂的新成員，這就是“能導電的塑料”。
20世紀70年代初，在日本東京技術學院的一個實驗室里，有一名研究生想利用普通乙炔制造一種叫做聚乙炔的塑料。這種塑料是一種黑色的粉末，在1955年首先合成，但是，沒有人了解它更詳細的情況。這位研究生在70年代所合成的卻不是一種黑色粉末樣的塑料，而是一種有銀色光澤的軟片，看起來像鋁箔一般。這時候，這位研究生才知道自己犯了一個錯誤，他所加入的催化劑比按規定多了近100倍。因此，他合成的聚乙炔與其他聚乙炔相比完全不同。1977年，日本東京技術學院與美國明尼蘇達大學的專家們共同探索這種新穎塑料。后來，當他們把碘摻人這種材料時，獲得了振奮人心的成果。這種柔軟的銀色軟片變成了金色的薄片。這種新材料的導電性隨之提高了1億倍。從此以后，科學家們發現，有10多種塑料，當人們對它們進行摻和時，都會發生類似的變化，并呈現出導電性。由于塑料導電性的提高，加上它們又易于成型，因此一下子成了材料科學家們的“寵兒”。
當時，日美科學家利用摻雜法，使塑料的導電率取得令人震驚的成果。不過，塑料的這一導電率還只夠“半導體”的水平，離真正的金屬導體的水平尚有一段距離。
科學研究有時候猶如田徑場上的接力賽跑。聯邦德國的科學家們，接過日美科學家手里的“接力棒”，將獲得的導電塑料進行特殊的熟化和拉伸取向處理，將處理好的塑料薄膜再進行摻雜試驗，結果，這種新穎塑料的導電率又提高了3個數量級，這時，新的塑料達到了“真正導體”的指標。
大家知道，在金屬中，金和銀是最佳導體，而廣泛應用的是居第三位的銅。聯邦德國科學家所試制成功的新穎塑料的導電能力已與銅相近了。
后來，經過其他科學家的不斷試驗，使新穎塑料的導電能力超過了銅，使它成了真正的導電塑料。
對于導電塑料的研究無論是在所開發的品種上，還是在導電性能等方面都取得了長足的進展。更令人可喜的是，在應用方面，已有不少成功的范例：
由于導電塑料吸收光譜的本領與照到地面上的太陽光幾乎不謀而合，也就是說，導電塑料能把太陽光中幾乎所有的能量都吸收下來，因此，它是制作太陽能電池不可多得的材料。
導電塑料在摻雜、脫雜過程中，會經歷從絕緣體到導電體之間不同程度的變化，這種變化同時導致吸收光譜的變化，于是，塑料的顏色也隨之發生變化，據此，可用來制作電致變色顯示元件等。
目前，透明導電塑料已成為透明導電膜的首選材料。我國科學家與國外專家合作，利用某種導電塑料制成了發光二極管。美國則已把導電塑料用于隱身飛機。此外，導電塑料在傳感器和催化等方面也大有用武之地。
“挑戰鋼鐵＂的工程塑料
一般的塑料很輕，但強度還是比鋼鐵差。可是塑料易于成型的優點，吸引了機械制造業的工程師。比如，有的金屬部件，因形狀復雜，往往需要用幾個零件組成。而若采用塑料，就可以運用模壓技術。一次就能制造出復雜的組合件，還不需要像金屬那樣進行第二次加工，大大降低了制造成本。在這樣的背景下，美國的杜邦公司在1960年提出了讓塑料“向鋼鐵挑戰”的口號。
從此，開始出現了所謂“工程塑料”這一塑料新品種。經過20多年的努力，在80年代出現了以金屬為挑戰對象的龐大的工程塑料系列。
工程塑料的特點是，它能充當受力的結構件，能長期保持尺寸穩定，且性能不變。拉伸強度大于40兆帕，具有優良的綜合機械性能，耐腐蝕，電絕緣性好。有些工程塑料甚至能耐200℃以上的溫度，在用玻璃纖維加強后，可以制作飛機的外部零件和汽車的活塞、閥門等。尼龍和“凱芙拉”就屬于工程塑料之列。
以世界上最大的工程塑料生產廠家美國的通用電氣公司和杜邦公司為代表，大批公司把汽車零件作為主要“攻占”對象，研究代替種種金屬零件的工程塑料。在70年代，美國新澤西州的“波里發動機研究所”曾制造了一臺汽車發動機，竟采用了90％的工程塑料，即除了活塞和進氣口等高溫部位涂敷一層陶瓷外，幾乎全是用玻璃纖維和碳纖維加強樹脂基體而形成的工程塑料，結果整臺發動機的重量只有以往金屬零件的二分之一，減少了約90千克。可見當時的“工程塑料熱”高達何等程度。
1981年。日本的日立公司生產的手提式家用錄像機“馬斯塔克斯VT一6500”，其中用于安裝磁頭和馬達的支架改用玻璃纖維加強的丙烯腈和苯乙烯聚合樹脂工程塑料，代替原來的鋁壓鑄支架，外殼也采用耐熱樹脂和透明性能良好的異丁烯樹脂，內部轉動部分使用聚縮醛，其他部分使用改性聚氧化丙烯。結果使整機重量由10千克減輕到4．9千克。
現在工程塑料的主要品種有：聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚和聚酯；其次是聚苯硫醚、聚礬、聚芳醚酮、聚酰亞胺及其他聚芳雜環樹脂。當它們和玻璃纖維、碳纖維、硼纖維和晶須等加強材料進行復合，組成非金屬復合材料時，其性能大大增加，真是“如虎添翼”。
總之，現在工程塑料已廣泛用于汽車、航空航天、家用電器、機械建筑和化學工業中作各種結構部件、傳動部件、絕緣零件、耐蝕零件和密封件等。在保證有足夠強度和其他性能的條件下，產品重量大大減輕。P3－6