塑料,是用樹脂等高分子化合物與配料混合,再經(jīng)加熱加壓而形成的具有一定形狀的材料。望料在生活中應(yīng)用十分廣泛,比如輕便、耐磨的塑料袋,保持食物新鮮的保鮮膜,等等。但你想到過乘坐半塑料甚至全塑料的飛機飛上藍天嗎?
我們說的飛機并不是供小朋友玩的玩具飛機,當(dāng)然用來制造飛機的塑料也不是普通的塑料,而是一種特殊的復(fù)合塑料。
航空制造所用復(fù)合塑料是一種聚合體樹脂制成的矩陣結(jié)構(gòu),由耐熱性能良好的增強型碳素纖維層或者玻璃纖維層膠合而成,再利用熔爐打造成所需要的形狀,以適應(yīng)不同零部件所承受的壓力。目前的新型復(fù)合塑料重量只有鋁合金的50%,但強度卻比鋁合金高出20%,而且絕緣性能好,抗腐蝕能力要比一般的金屬材料高。用其替代部分金屬制造航空器零部件,不但生產(chǎn)成本低,還可減輕飛機重量,降低耗油量,提高飛行的航程和航速,改善飛機的飛行性能。
對于金屬材料而言,如果壓力達到其最高可承受壓力的10%,疲勞裂紋就會出現(xiàn),不過這種裂紋的增大過程比較緩慢。復(fù)合塑料正好與之相反,只有當(dāng)壓力達到最高可承受壓力的60%-70%時才可能出現(xiàn)疲勞裂校,但是一且裂紋出現(xiàn),也就意味著這一零部件必須馬上更換,否則就可能酸成大禍。日前,工程技術(shù)人員可以借助超聲波或者熱感應(yīng)器等來確定復(fù)合塑料結(jié)構(gòu)的損壞情況。前不久,加拿大研究人員發(fā)明了一種激光檢測技術(shù)。利用這種檢測系統(tǒng),無需拆除零部件就能檢測整個飛機的復(fù)合框架。
復(fù)合塑料被用于航空器零部件的制造已很普遍。美國、日本、意大利等國共同開發(fā)的大型客機上,各種塑料用量約占整個飛機重量的40%,可以節(jié)省燃油25%以上。印度班加羅爾航空實驗所研制成的小型塑料飛機,總重量只有600千克,飛行速度每小時350千米,可以連續(xù)飛行2700千米。波音公司于2008年推出了半塑料機身的787“夢幻客機”,而全塑料機身的波音787正在加緊研制當(dāng)中。
目前,全球的塑料年產(chǎn)量為1.5億噸。由于廢棄塑料非常難以分解處理,形成令人十分頭疼的“白色污染”。除造成污染外,普通工業(yè)塑料的生產(chǎn)還受到石油儲量的制約。為此,科學(xué)家一直在尋找用石油的替代品來制造綠色塑料的方法。美國、日本和英國等國家已經(jīng)在這一方面取得了可喜的成果,有的已經(jīng)開始投入商業(yè)性生產(chǎn)。
生物塑料無論從觸感還是硬度上都與以石油為原料制成的普通塑料沒有什么區(qū)別,但用聚乳酸分子制成的生物塑料,很容易被微生物分解,因而不會對生態(tài)環(huán)境造成破壞。2001年,美國開設(shè)了使用玉米淀粉生產(chǎn)聚乳酸的工廠,以此制成生物塑料,年產(chǎn)量達14萬噸。
玉米塑料是由乳酸菌發(fā)酵玉米粉產(chǎn)生高純度的L-乳酸,再經(jīng)過化學(xué)聚合形成的高分子乳酸聚合體。玉米塑料神通廣大,它可用來制造出生物降解發(fā)泡材料,它的強度、壓縮應(yīng)力、緩沖性、耐藥性等均與苯乙烯塑料相同。玉米塑料可制成農(nóng)用地膜,用畢可制成堆肥,既可肥田還能進一步在土壤中自然分解為二氧化碳和水,不會對環(huán)境造成污染。玉米塑料還可被加工成生物降解紡織纖維,具有極好的手感,更好的吸濕性、懸垂性和回彈性,被廣泛地應(yīng)用于非織造布、地毯和家庭裝飾業(yè)。在醫(yī)藥領(lǐng)域,玉米塑料可制成骨釘、骨片、骨針和手術(shù)縫合線,在起到一定的固定治療作用后,自行在體內(nèi)分解消化,解除病人多次手術(shù)的痛苦;通過控制玉米塑料的聚合度,可制成緩釋包裹材料,用做藥物和固體保健食品的包裹膠囊等。