选修5§5-3功能高分子材料(2010.3).ppt

据世界卫生组织估计，全球有大约60万人未来三年需要更换心脏瓣膜。英国科学家给这些患者带来了希望：由英国伦敦大学帝国学院心脏学研究中心马格迪·亚库布博士领导实施了一项研究，这项历时10年的努力将有望在不久结出果实，届时，他们可以将将骨髓干细胞诱变培育成为心脏瓣膜细胞。亚库布希望，借助于特制的胶原质支架，这一组织能长成心脏瓣膜的形状。近年来，全世界的科学家都在努力培育新的心脏瓣膜和其他身体组织。如果亚库布研究小组培育的组织在动物身上的实验取得成功，他估计它有望在3到5年内用于人造心脏瓣膜移植患者身上。 气凝胶 气凝胶是一种泡沫玻璃，主要因其用途——温柔地捕获“怀尔德2”号彗星发射的粒子——而为人们所熟知。 玻璃和气凝胶均是基于硅的固体，但后者固体所占比例只有0.02%，余下的均被空气占据。气凝胶的比重只有空气的3倍，因此也有“凝雾”之称。在《吉尼斯世界纪录大全》中，这种神奇材料占据了15个“最”。 南California 大学研制的仿生眼项目——人造视网膜。旨在开发一种可以帮助因衰老或疾病导致视网膜受损的人恢复视力的人造视网膜技术，他们已经在志愿者身上对植入式微型摄像头进行了早期的人体试验。志愿者们佩戴着安装有数字摄像头的太阳镜，视网膜上安装了分布有电极的含银硅脂，数字摄像头将拍摄到的图像以无线的方式传送到硅脂上的16个电极上，电极产生的信号刺激视网膜上的神经细胞，就使盲人“看到”了图像。 所谓的“巴基球”是由60到100个碳原子构成的球形笼状中空结构分子，其结构与网格球顶类似，硬度则超过钻石。之所以被称之为“巴基球”是为了纪念已故建筑界幻想家巴克明斯特·富勒(Buckminster Fuller)。现在，科学家已能够将其它原子嵌入巴基球，使其成为更为强大的“载运者”。随着研究的进一步深入，直接将纳米强效药送入体内肿瘤将成为一种可能。 还有什么事情是碳所不能及的吗？钻石、巴克球、纳米管、碳纤维均已展示了碳作为“第六元素”的力量和荣耀。现在，石墨烯(Graphene)正在以另一种有用而独特的方式延续碳的神奇。石墨烯是由单层碳原子构成的二维晶体，也是目前世界上最薄的材料——几片放在一起的直径只有一个原子大，令其看上去其实是透明的。有一天，石墨烯可能会在大多数电脑应用中取代硅芯片和铜连接器(copper connector)，但其真正的潜力在于基于量的电子设备，这种设备将来会使我们的电脑看上去就像是原始的蒸汽动力工具。 在涉及超导体问题上，薄是开发者们追求的终极目标。导电体越薄就越能散热——对许多材料来说，这一点至关重要，因为如果加热超过一定温度，很多材料会失去超导状态。薄还能提高材料的弹性，使薄薄的超导电膜成为数十种先进高科技产品的主要成分。实用的超薄超导体曾经被看作是代表未来的材料，它们只是在高科技的舞台崭露头角。 人造老鼠心脏 液晶工作原理 每年，全球有很多等待肺部移植手术的人因为不能及时找到捐献者而死亡。美国密歇根州立大学的罗伯特·巴莱特医生设计出了人造肺BioLung，它将帮助这些病人在等到真正的移植肺器官前过渡一段时间。BioLung是一种只有易拉罐大小的设备，它能接到心肺周围主要的血管上，利用心脏的原有泵作用来驱动一个过滤系统，从周围的空气中将废弃的二氧化碳替换成氧气。如果一切进展顺利的话，首例临床试验将在明年（2010）开始进行。 液晶显示器中最主要的物质就是液晶，它是一种规则性排列的有机化合物，是一种介于固体和液体之间的物质，目前一般采用的是分子排列最适合用于制造液晶显示器的nematic细柱型液晶。液晶的物理特性是：当通电时导通，分子排列变的有秩序，使光线容易通过；不通电时分子排列混乱，阻止光线通过。让液晶分子如闸门般地阻隔或让光线穿透。大多数液晶都属于有机复合物质，由长棒状的分子构成。在自然状态下，这些棒状分子的长轴大致平行。将液晶倒入一个经精良加工的开槽平面，液晶分子会顺着槽排列，所以假如那些槽非常平行，则各分子也会是完全平行的。从技术上简单地说，液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材，称为Substrates，中间夹著一层液晶。当光束通过这层液晶时，液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状，因而阻隔或使光束顺利通过。 液晶（简称LC）是一种高分子材料，一些有机化合物和高分子聚合物，在一定温度或浓度的溶液中，既具有液体的流动性，又具有晶体的各向异性，这就是液晶。因为其特殊的物理、化学、光学特性，20世纪中叶开始被广泛应用在轻薄型的显示技术上。 人造心脏（上图）由4个部分组成，即金属钛制成的心脏本体、一个微型锂电池、一个计算机操纵系统以及外接电池组。人造心脏本体可取代患者心脏的左右心室，微型锂电池和操纵系统植入患者腹腔，用以提供动力。外接电池组可通过安装在腹部皮肤下的能量传输装置对