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拓展专题7 功能各异的高分子材料 【案例资料】材料的历史与发展 在人类发展的历史长河中材料起着举足轻重的作用材料是人类一切生产和生活活动的物质基础历来是生产力的标志被看成是人类社会进步的里程碑。历史学家往往用制造工具的原材料来作为历史分期的标志。从石器时代、青铜器时代、铁器时代直到目前的信息时代就可以明显地看出材料在社会进步中的巨大作用。为什么石器时代绵延数十万年之久因为人类当时只能利用岩石、木材、兽皮、骨骼等天然材料并进行粗糙的加工生产工具极其落后所以社会发展极其缓慢。青铜器显赫一时又很快被铁器所取代原因是铁这种材料性能比铜优越资源比铜更丰富加工制造比铜更容易。19世纪发展起来的现代钢铁材料,推动了机器制造工业的飞速发展为20世纪的物质文明奠定了基础。近半个多世纪以来合成橡胶、合成塑料、合成纤维和各种各样的合成高分子材料如雨后春笋般地涌现出来20世纪50年代以锗、硅单晶材料为基础的半导体器件和集成电路技术的突破使人类跨入了现代信息生活由此可见每一种新材料的发现每一项新材料技术的应用都会给社会生产和人类的生活带来巨大改变把人类文明推向前进。 最近几年在国际材料界出现一个新的研究领域环境材料。这类材料对资源和能源消耗少、对生态与环境污染小、再生利用率高或可降解化和可循环利用而且要求从材料制造、使用、废弃直到再生利用的整个寿命周期中都须具有与环境的协调共存性。因此环境材料实质上是赋予传统结构材料、功能材料以特别优异的环境协调性的材料它是材料工作者在环境意识指导下或开发新型材料或改进、改造传统材料。环境材料作为材料科学与环境科学的交叉正在形成一个新的研究领域拓宽和丰富了材料的研究领域。1926年美国最大的工业公司－杜邦公司的出于对基础科学的兴趣，建议该公司开展有关发现新的科学事实的基础研究。1927年该公司决定每年支付25万美元作为研究费用，并开始聘请化学研究人员，到1928年杜邦公司成立了基础化学研究所，年仅32岁的卡罗瑟斯（Wallace H. Carothers,1896～1937）博士受聘担任该所有机化学部的负责人。 卡罗瑟斯，美国有机化学家。1924年获伊利诺伊大学博士学位后，先后在该大学和哈佛大学担任有机化学的教学和研究工作。1928年应聘在美国杜邦公司设于威尔明顿的实验室中进行有机化学研究。1935年以己二酸与己二胺为原料制得聚合物，由于这两个组分中均含有6个碳原子，当时称为聚合物66。他又将这一聚合物熔融后经注射针压出，在张力下拉伸称为纤维这种纤维即聚酰胺66纤维1939年实现工业化后定名为耐纶（Nylon），是最早实现工业化的合成纤维品种。1939年10目24日杜邦公在总部所在地公开销售尼龙丝长袜时引起轰动，被视为珍奇之物争相抢购，人们曾用“象蛛丝一样细，象钢丝一样强，象绢丝一样美”的词句来赞誉这种纤维，到1940年5月尼龙纤维织品的销售遍及美国各地。 从第二次世界大战爆发直到1945年，尼龙工业被转向制降落伞、飞机轮胎帘子布、军服等军工产品。由于尼龙的特性和广泛的用途，第二次世界大战后发展非常迅速，尼龙的各种产品从丝袜、衣着到地毯，渔网等，以难以计数的方式出现，是三大合成纤维之一。第二次世界大战后百分之九十的尼龙转向内衣生产，尼龙丝袜风靡全球。 看了尼龙的故事，你有什么感想和体会，请你做一个1分钟的主题发言，再例举一些生活中类似这样的有特定功能的高分子材料好吗? 【历史回响】世界及中国高分子材料高分子材料的发展始于20世纪30年代。高分子科学领域第一个诺贝尔奖获得者Staudinger于1919年提出的“高分子化合物是以共价键连接起来的长链分子”的概念经过十多年的争论，在1930年才得到确认。高分子材料是由相对分子质量比一般有机化合物高得多的高分子化合物为主要成分制成的物质。有机高分子崭新的物理、化学性质归结起来，这些性表现如下。1．质量轻、自重小。一般高分子材料的密度都在0.92.3g/cm3之间，因而，对要求减轻自重的飞机、导弹、人造卫星、宇宙飞船和高层建筑有特别重要的意义。穿梭往返于太空的宇宙飞船、射程达上万公里的战略导弹，除了要求有强大的推力系统之外，质轻、耐烧蚀、高强度的壳体材料也是十分重要的因素。由高分子粘合剂与聚丙烯腈制成的高强度、高模量碳纤维组成的复合材料成为这些飞行器理想的壳体。这些性能优异的碳纤维、芳族聚酰胺纤维在建筑工业上也大有作为，日本近年在东京建造的高达42层的大楼，其外墙使用了150t通用级沥青纤维代替3000t钢筋，在重量减少60%的情况下还提高了强度。至于各种轻质、高抗冲塑料在飞机和陆上交通工具上的应用，则举不胜举，波音747客机上就使用了2500个聚碳酸酯部件。此外，质轻的结果使同样重量的塑料可以制成比金属高56倍的制品，使其成为单位质量利