聚合物時代到來未來屬于塑膠
西班牙某月刊日前發(fā)表文章，題目是"未來屬于塑料"。文章說，塑料材料是目前納米科技、電子、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)和可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域高端研究的主角。如何充分利用塑料的所有特性是科學(xué)家面對的一項挑戰(zhàn)。如果我們把家里的塑料制品扔出去，可能你會發(fā)現(xiàn)家里將變得一無所有，同樣，如果把含有塑料原料的衣服脫掉，你將赤身裸體。
聚合物時代到來
1907年萊奧•貝克蘭發(fā)明了世界上第一種完全人工合成的材料———酚醛塑料，不過此前已經(jīng)有人利用天然材料如賽璐珞制造出其他塑料制品。正如美國人保羅•約翰•弗洛里在獲得諾貝爾化學(xué)獎時所說的那樣，"我們的時代將是聚合物的時代"，實驗室里合成的材料已經(jīng)在很長一段時間內(nèi)改變了人類的生活方式。這話并不夸張，當(dāng)前金屬和礦物產(chǎn)品已經(jīng)被成千上萬的塑料制品代替，這些在實驗室中研究加工出來的材料具有絕緣、堅硬、柔軟、輕巧、可生物降解、自動修復(fù)，甚至導(dǎo)電等各種性能。塑料可用來制造信息儲存材料、汽車零件、可燃電池、太陽能板等，它廣泛的用途可以滿足生活中的任何需求。
在不到100年的時間里，塑料的出現(xiàn)使很多以前昂貴且無法購買的東西進入普通百姓的生活。現(xiàn)在我們稱之為塑料的材料是由聚合物組成的，聚合物由大量分子聚合而成，可以是天然的，例如生物分子、纖維、橡膠，也可以是從石油或其它物質(zhì)中提取的人工合成物。
更新的研究成果是電光聚合物，它們在接收到電能的時候能夠放出光芒。這為顯示器技術(shù)提供了無限發(fā)展空間。例如已經(jīng)在手機和電視中使用的平面屏幕OLED(有機發(fā)光二極管)，將在短時間內(nèi)替代LCD和等離子屏幕，因為它們具有很多優(yōu)點：可折疊、易生產(chǎn)和可以從任何角度觀看等。
塑料的廣泛用途
另一方面，納米技術(shù)的發(fā)展使塑料的用途更加廣泛。西班牙聚合物技術(shù)和科學(xué)研究所所長葆拉•博什說："可以對其成分和特性進行嚴(yán)格控制的聚合物合成是有可能獲得最大進步的值得期待的領(lǐng)域。"
在聚合物最深層結(jié)構(gòu)中加入納米分子可以獲得用途非常廣泛的新塑料產(chǎn)品。美國伊利諾伊大學(xué)的科學(xué)家就是這樣在2007年合成了可以自我修復(fù)的塑料。當(dāng)它們破裂時，合成塑料的微小分子就會釋放出來，重新聚合進行自我修復(fù)。這是模仿皮膚自我修復(fù)的過程，可以為航空和醫(yī)藥領(lǐng)域提供新的材料。
事實上很早之前，化學(xué)成份穩(wěn)定、價格便宜和可丟棄的塑料就為醫(yī)學(xué)發(fā)展提供了諸多便利。工程師曼努埃爾•哈隆1970年發(fā)明的塑料注射器很快在全世界得到推廣，它的出現(xiàn)避免了玻璃注射器可能產(chǎn)生的感染。隨著時間的推移，醫(yī)院里出現(xiàn)了更多的塑料產(chǎn)品，例如手術(shù)器械、營養(yǎng)品輸送管道和假器等，它們都比金屬更輕、比瓷器更結(jié)實。對于一些與血液接觸的物品，例如心臟瓣膜和輸血袋等，一些特殊的聚合物可以避免血小板增加和血栓的形成。
可制做人工器官
所有進入人體的材料都應(yīng)該是能夠生物相容的，也就是說人體接受它們，同時免疫系統(tǒng)不會產(chǎn)生排斥。生物醫(yī)學(xué)最重要的分支———組織工程學(xué)因此而產(chǎn)生。至今該學(xué)科最大膽的設(shè)想是利用聚合物制造人工肝臟和胰腺，盡管目前這仍然是一項挑戰(zhàn)，不過利用聚合物作為基礎(chǔ)來培育細胞卻已經(jīng)在實行。聚合物技術(shù)和科學(xué)研究所已經(jīng)在研究這些材料，用于骨骼和軟骨組織的再生，但是它們的應(yīng)用范圍將比這個大得多。例如很多人在嚴(yán)重?zé)齻笠驗榇竺娣e感染而死亡，為了避免這一點，可以生產(chǎn)一種能夠生物相容又可以生物分解的聚合物支架，把它們種植到上皮細胞中，包裹燒傷區(qū)域，在皮膚再生期間阻止微生物侵入，然后再將這個支架生物分解。它也可以作為心臟組織再生的支架。
假器中最引人注目的是由塑料和鈦制成的人工心臟Abiocor，這個由美國Abiomed公司發(fā)明的裝置可以替代人體心臟長達18個月，延長那些患有不可逆轉(zhuǎn)心力衰竭病人的生存希望。
此外，聚合物藥品可以在人體內(nèi)控制藥物的劑量，為此只需將藥品與一個可以將藥物慢慢釋放的大分子結(jié)合，這樣只要服藥一次，就能夠得到定期的藥劑供應(yīng)。另一種方法是用聚合物薄膜包裹藥物，避孕藥就是以此方法慢慢調(diào)整劑量保持藥效好幾個星期的。
從醫(yī)院到菜園子
很多人也許在不知不覺中已將塑料放進了自己的嘴里，因為今天堅固、美觀的聚合物為消除我們的齲齒和牙洞提供了解決方案。另外科學(xué)家利用塑料還制造出可與人體相容的骨骼水泥以填補骨骼破裂和斷折。
塑料的應(yīng)用還從醫(yī)院延伸至菜園子。各種塑料的使用讓農(nóng)業(yè)出現(xiàn)了翻天覆地的變化。阿爾梅里亞地區(qū)在20世紀(jì)70年代仍是西班牙經(jīng)濟最落后的地區(qū)，現(xiàn)在隨著種植業(yè)的興起，這里已經(jīng)成為著名的"歐洲花園"。阿爾梅里亞3萬公頃的塑料大棚已成為世界上最大的溫室，瓜果生產(chǎn)一派繁榮。不僅塑料大棚的修建有助于充分利用水份灌溉和在干旱土地上種植，并且當(dāng)?shù)剞r(nóng)民還將塑料用于專業(yè)目的，例如利用可進行光譜顏色選擇的塑料薄膜吸收或者反射陽光，綠光適合辣椒和蜜瓜生長，紅光適合西紅柿生長，藍光適合茄子和葫蘆生長。
防災(zāi)害塑料罩
阿爾梅里亞的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者利用上述方法使好幾種草莓的產(chǎn)量提高了50%。此外還有防災(zāi)害塑料棚，它們可以吸收或者阻擋紫外線，避免有害真菌的繁殖和依靠昆蟲傳播的病毒的產(chǎn)生。
但這種密集型農(nóng)業(yè)導(dǎo)致一個環(huán)境問題，即廢舊塑料薄膜會分解成難以回收和再利用的碎片。這個問題的解決方法還在于聚合物。目前科學(xué)家正在創(chuàng)造用于地表鋪設(shè)的能夠生物分解的塑料薄膜，經(jīng)過一段時間的微生物新陳代謝，它們就會轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水。
可生物降解是塑料能否得到大規(guī)模利用的關(guān)鍵。美國國防部高級研究計劃局因此開展了一項特殊研究，第一階段由布魯克林工學(xué)院用油菜、向日葵或棕櫚油生產(chǎn)用于包裝食品的塑料，第二階段由基因研究機構(gòu)發(fā)明將塑料轉(zhuǎn)化成用于生產(chǎn)生物柴油油料的方法。五角大樓出于經(jīng)濟利益關(guān)注這項研究，因為每個美國士兵每天制造3公斤的塑料垃圾，而解決這些垃圾需要人工、汽油和運輸費用。
在塑料豐富多彩的特性中，現(xiàn)代社會又對它們提出了可持續(xù)利用的要求。盡管我們不知道未來社會怎樣發(fā)展，但可以肯定未來我們將被聚合物包圍。塑料的時代才剛剛開始。
