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2020 年 07 月 14 日 星期 放大 缩小 默认  
科学生活知多少

什么材料具备感觉知觉?

  人类社会的发展往往以材料的发展为标志,可以说人类社会的发展史就是材料的发展史。

  就材料发展历程来看,已经由石器材料、钢铁材料、合成高分子材料、人工设计材料进入第五代材料,即智能材料。所谓智能材料就是具有感知外部刺激、能够判断并适当处理且本身可以执行的新型功能材料。这种行为与生命体的智能反应相类似。而智能材料的神奇就在于其并无生命,却有着“感觉”和“知觉”。

  以智能塑料为例,它可以根据人们的需要时而变硬时而变软,这种名为“施马蒂斯”的塑料是由工程师舒勒发明的。在烧杯中倒入一种乳白色流体,用一根金属棒搅拌,液体渐渐变稠,最后成为硬块,接着硬块又在顷刻之间变成液体。如果急速把金属棒从液体中抽出,那么液体就会像胶水一样把棒拉住,只有非常缓慢地提起,才能抽出金属棒。造成这种现象的原理是,这种塑料的溶剂是水,其微小的颗粒排列整齐时呈液体状,受到干扰时就呈固体状。因而人们可通过各种外因来变换它的物理状态。这种塑料能自行消除外来的撞击,特别适合用于车辆的缓冲器,用这种塑料制成的油箱即使被坦克压过也不会破裂。

  如果在桥梁钢架上套上一层用这种塑料制成的微型管道网,其中存储有防锈剂,一旦钢架生锈,管道会自行熔解,释放出防锈剂。以此制成的胶囊丸服用后,可到体内指定部位释放药物。

  美国正在研制贴在机翼上的“智能皮”,以取代起飞、转向、降落所必需的尾翼和各种襟翼。这些覆盖的“智能皮”可以根据飞行员和飞机上电脑的指令改变外形,起到与飞机尾翼和襟翼相同的作用。当飞机在飞行中遇到涡流或猛烈的逆风时,机翼中的智能材料能迅速变形,并带动机翼改变形状,从而消除涡流或逆风的影响,使飞机仍能平稳地飞行。此外,用智能材料制成涂料涂于机身和机翼上,当机身或机翼内出现应力时,涂料会改变颜色发出警告等。

  意大利的研究人员根据人类皮肤表皮和真皮的特点,制造了一种人造皮肤。这种人造皮肤由外层和内层组成,不仅富有弹性,而且具有灵敏的触感功能。

  另外,智能材料在药物递送系统上也得到了广泛的应用。例如,科学家正在研究一种能根据血液中的葡萄糖浓度而扩张收缩的聚合物,这种聚合物可制成人造胰细胞,将它注入到糖尿病患者的血液中,小球就可模拟胰腺细胞工作,使病人的血糖浓度始终保持正常水平。

  本栏目由重庆市全民科学素质纲要实施工作办公室协办

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