青少年喜欢的科技前研:能导电的塑料

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青少年喜欢的科技前研:能导电的塑料插图

一般认为,塑料是一种很不错的电绝缘体。的确,绝大部分的塑料都具有优异的电绝缘性能,因此,你在家里可以见到塑料做成的电线包覆、插座、插头以及电器外壳等。如果塑料能导电,那么,我们当中有许多人不就随时有触电的可能?!

但是,在这一般认为不能导电的塑料家族中,却出现了一批让人看不懂的新成员,这就是“能导电的塑料”。

20世纪70年代初,在日本东京技术学院的一个实验室里,有一名研究生想利用普通乙快制造一种叫做聚乙炔的塑料。这种塑料是一种黑色的粉末,在1955年首先合成,但是,没有人了解它更详细的情况。这位研究生在70年代所合成的却不是一种黑色粉未样的塑料,而是一种有银色光泽的软片,看起来像铝箔一般。这时候,这位研究生才知道自己犯了一个错误,他所加人的催化剂比按规定多了近100倍。因此,他合成的聚乙炔与其他聚乙炔相比完全不同。1977年,日本东京技术学院与美国明尼苏达大学的专家们共同探索这种新颖塑料。后来,当他们把碘掺入这种材料时,获得了振奋人心的成果。这种柔软的银色软片变成了金色的薄片。这种新材料的导电性随之提高了1亿倍。从此以后,科学家们发现,有10多种塑料,当人们对它们进行掺和时,都会发生类似的变化,并呈现出导电性。由于塑料导电性的提高,加上它们又易于成型,因此一下子成了材料科学家们的“宠儿”。

当时,日美科学家利用掺杂法,使塑料的导电率取得令人震惊的成果。

不过,塑料的这一导电率还只够“半导体”的水平,离真正的金属导体的水平尚有一段距离。

科学研究有时候犹如田径场上的接力赛跑。联邦德国的科学家们,接过日美科学家手里的“接力棒”,将获得的导电塑料进行特殊的熟化和拉伸取向处理,将处理好的塑料薄膜再进行掺杂试验,结果,这种新颖塑料的导电率又提高了3个数量级,这时,新的塑料达到了“真正导体”的指标。大家知道,在金属中,金和银是最佳导体,而广泛应用的是居第三位的铜。联邦德国科学家所试制成功的新颖塑料的导电能力已与铜相近了。后来,经过其他科学家的不断试验,使新颖塑料的导电能力超过了铜,使它成了真正的导电塑料。

对于导电塑料的研究无论是在所开发的品种上,还是在导电性能等方面都取得了长足的进展。更令人可喜的是,在应用方面,已有不少成功的范例:由于导电塑料吸收光谱的本领与照到地面上的太阳光几乎不谋而合,也就是说,导电塑料能把太阳光中几乎所有的能量都吸收下来,因此,它是制作太阳能电池不可多得的材料。

导电塑料在掺杂、脱杂过程中,会经历从绝缘体到导电体之间不同程度的变化,这种变化同时导致吸收光谱的变化,于是,塑料的颜色也随之发生变化,据此,可用来制作电致变色显示元件等。

目前,透明导电塑料已成为透明导电膜的首选材料。我国科学家与国外专家合作,利用某种导电塑料制成了发光二极管。美国则已把导电塑料用于隐身飞机。此外,导电塑料在传感器和催化等方面也大有用武之地。

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