新编十万个为什么
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为什么某些聚合物 强度超过最坚固的合金

  在人们的眼中,塑料制品是软的,在强度上也不大;如果和 坚固的合金比强度,那可是小巫见大巫,不能同日而语了。
  科学就是在创造奇迹,同样是芳香族聚酰胺纤维、有序聚乙 烯和聚丙烯有机聚合物,现在可今非昔比,一改旧颜,其强度可 以和金属相比,有的甚至可大大超过最坚固的合金,成为机器制 造业和宇航技术中不可缺少的材料。究竟是什么样的魔法使它们 发生了天翻地覆的变化?
  回答这个问题,我们需从聚合物本身谈起。 更多:https://www.bmcx.com/
  聚合物强度不大,其关键在于组成聚合物的高分子结构上。 原因是组成它们的高分子是属于不够牢固的单体直线链———软链 聚合物。打个比方,把单体比作珠子,那么这种聚合物的分子链 就仿佛是用长线串起来的珠子的珠串。可以想见,这样的珠串显 然是很柔软的,珠子与珠子之间活动余地较大,因此就决定聚合 物硬度也是比较低的。针对软链聚合物的弱点,科学家合成了硬 链聚合物。这种硬链聚合物的高分子链彼此之间十分团结,需要 强大的外力才能破坏它们之间的团结。硬链聚合物在一定温度 下,还会转化为液晶状态,各高分子之间彼此的位置变得非常有 规则。这种情况好像是金属分子排列为点阵晶体,各分子团结一 致成为三维晶格,比粉末状金属更能耐受高温,具有超强能力。 由此可见超强度聚合物是在聚合物分子形成液晶状态指引下制造 出来的。
  另外,一般软链聚合物和液晶硬链聚合物强度的差异亦可从 它的制造过程中找到原因。
  当聚合物从抽丝模孔挤出时,纤维丝会受到两种力:纵向顶 伸和横向挤移。顶伸的拉伸力能使高分子定向,获得排列有序的 结构,而挤移的平移力则会破坏这种有序性。普通的软链聚合 物,由于在抽丝模中挤出时受到平移力较大,纤维结构呈一定向 状,因此耐热性强度都比较低。然而液晶硬链聚合物则由于在 “出世”时受到的拉伸力,所以纤维高分子呈有序排列,显得异 常牢固。继之,抽丝在通风道里又受到灼热气流的洗涤,使溶剂 蒸发、纤维变硬呈晶体状态。因此,它们具备了超强度的特性。
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