从材料的结构看科学之美.doc

从材料的结构看科学之美 摘要：竹炭棉纤维最大的与众不同之处，就是每一根竹炭纤维都呈内外贯穿的蜂窝状微孔结构这种独特的纤维结构设计，能使竹炭所具有的功能更大地发挥出来单晶铜是一种高纯度无氧铜，其整根铜杆仅由一个晶粒组成，不存在晶粒之间产生的“晶界”（“晶界”会对通过的信号产生反射和折射，造成信号失真和衰减），因而具有极高的信号传输性能PA46的每个给定长度的链上的酰胺组数更多，链结构更对称而高度对称的链结构致使其结晶度高，而且结晶速度快，因而熔点更高，热变形温度也高碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。 材料是人类赖以生存和发展的物质基础。20世纪70年代人们把信息、材料和能源誉为当 　　 代文明的三大支柱。80年代以高技术群为代表的新技术革命，又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。这主要是因为材料与国民经济建设、国防建设和人民生活密切相关。 世界上的元素是有限的，但材料却在不断地发展，其种类、功能正在日益丰富，其中很大一个原因就是材料结构的改变。通常，同一种物质，人为定向改变它的结构就会得到具备特殊性质的材料，而这种结构往往又具有简单精妙的特点，从中可以看出极富内涵的科学之美，这种美只有在把材料的结构与性能联系考虑之时才得以展现。以下就从几个典型的例子中，探讨从材料的结构之中欣赏科学之美。 微观结构特点 竹炭纤维 竹炭素有“黑钻石”的美誉，在国际上被誉为“二十一世纪环保新卫士”。是取毛竹为原料，采用了纯氧高温及氮气阻隔延时的煅烧新工艺和新技术，使得竹炭天生具有的微孔更细化和蜂窝化，然后再与具有蜂窝状微孔结构趋势的聚酯改性切片熔融纺丝而制成的。该纤维最大的与众不同之处，就是每一根竹炭纤维都呈内外贯穿的蜂窝状微孔结构。众所周知，蜂窝的六边形结构是自然界的伟大发明，经证明，这种六边形结构是最为稳固的，并且符合了简单、对称的形式美法则。最重要的是，这种简单而精巧的独特纤维结构设计，对材料本身的改变是巨大的，能使竹炭所具有的功能100％的发挥出来。 由于竹炭纤维的精妙结构，使其具有了以下这些特别的性能特点： 柔滑保暖： 竹炭纤维单位细度细、手感柔软；白度好、色彩亮丽；韧性及耐磨性强，有独特的回弹性；有较强的纵向和横向强度，且稳定均一，悬垂性佳；柔软滑爽不扎身，比棉还软，有着特有的丝绒感；远红外线发射率高达0.87，能蓄热保暖，温升速度比普通棉织物快。 吸湿透气： 竹纤维横截面布满了大大小小椭圆形的孔隙，可以瞬间吸收并蒸发大量的水分。天然横截面的高度中空，使得业内专家称竹纤维为“会呼吸”的纤维，还称其为“纤维皇后”。竹纤维的吸湿性、放湿性、透气性居各大纺织纤维之首。冬暖夏凉由竹纤维的中空特征决定，竹纤维纺织品夏秋季使用，使人感到特别的凉爽、透气；冬春季使用蓬松舒适又能排除体内多余的热气和水份，不上火，不发燥。 抑菌抗菌，抗菌率94.5％： 经全球最大的检验、测试和认证机构SGS检测，同样数量的细菌在显微镜下观察，细菌在棉、木纤维制品中能够大量繁衍，而细菌在谈竹庄竹纤维面料上经24小时后则减少94.5%。这一成果也为防“非典”提供了防护服的选择，这是其它纺织原料不可比拟的。 绿色环保，抗紫外线： 竹纤维是从原竹中提练出来的绿色环保材料，它具有竹子天然的防螨、防臭、防虫和产生负离子特性。经中国科学院上海物理研究所检测证明，竹纤维织物对200—400nm的紫外线透过率几乎为零，而这一波长的紫外线对人体的伤害最大． 由此可以看出，竹炭纤维的特点优势使得其作为纺织材料，具备了其他普通材料岁不具有的生态优势，这是一种健康环保的生态科学之美。简单对称的形式之美造就了健康环保的生态之美，显然这是科学美的内在联系。 PA46(聚己二酰丁二胺) PA46是由丁二胺和己二酸缩聚而成的脂肪族聚酰胺，是一种具有高熔点和高结晶度的新型聚酰胺树脂。虽然有尼龙66相似的分子结构，但PA46的每个给定长度的链上的酰胺组数更多，链结构更对称；而高度对称的链结构致使其结晶度高（约为70%），而且结晶速度快，因而熔点更高（295℃），热变形温度也高，而长期使用温度(CUT 5000hours)可达163℃。这些特性使PA46比其它工程塑料如PA6、PA66、PPA和聚酯在耐热、高温下的机械强度、耐磨等方面具有技术优势，并且成型周期短，加工更经济。 PA46在汽车和电子应用领域具有无以比拟的性能和价值，可提供高 温条件下的优异机械性能、卓越的耐磨性和低摩擦以及优异的流动性，使得加工处理更为方便，特殊设计更为灵活。PA46的性能超越了PPA、PA6T、PA9T，同时在需要高温的工作条件下通常优于PPS和LCP材料。PA46的优异特性使其在降低成本、延长使用寿命和可靠性等方面具有重要的优势。在易于