你能否想象得到,买一把塑料回家,然后给它通电加热,它就能迅速膨胀成一把漂亮、实用的椅子?你能否想象得到,买一把塑料回家,然后给它通电加热,它就能迅速膨胀成一把漂亮、实用的椅子?
今年4月的米兰设计周上,来自比利时的设计师卡尔·德斯梅特向观众展示了一款可自我塑形的智能塑料椅。这种家具由记忆聚氨酯制成,只要接通电源加热,它就能像爆米花一样,膨胀成任何你想要的形状。
塑料制品已经渗入到人们生活的方方面面,并且越来越多地改变着人们的生活。随着高分子材料科研领域的不断进步,人们逐渐具备了制造具有特定特性材料的能力,智能塑料就是其中最好的典范。
塑料的智能化发展早已在西方发达国家悄然兴起,材料学科研人员对智能塑料的应用潜力感到兴奋不已,虽然这项发明有望在未来10年内进行大规模生产,然而,这些智能高分子材料却不太可能完全取代我们日常生活中所使用的普通塑料,因为产品在改变形态时受环境和温度的限制,不是每个家庭都能够使用具有这种功能的软件。
中国聚氨酯工业协会专家、上海聚氨酯促进发展中心的黄茂松教授对《中国经济和信息化》记者表示,米兰设计周上所展示的智能塑料椅,使用的是聚氨酯硬质泡沫塑料(以下简称聚氨酯硬泡),该材料受热后可变形,实验过程中应该是采用技术相对比较成熟的微波加热技术来改变其形态。
黄教授同时也指出:“目前,我国还没有涉及这方面的研究,但是聚氨酯作为我国‘第五大塑料’,在建筑塑料领域已经得到广泛应用,而且其智能化的发展潜力非常大。比如将聚氨酯泡沫床垫智能化,使其具有冬暖夏凉的特点,在市场上将会十分受欢迎。”
第二次塑料革命
塑料产业在过去的50年中推动世界经济的发展,然而,由于受到国际金融危机的影响,世界各国塑料产业发展缓慢,急需培育新材料,拓展新产业应对危机。行业专家预测,人类需要第二次塑料革命,而塑料向智能化方向发展是大势所趋。
自然界中具有智能化的材料很少,只有通过对材料结构进行特殊的设计,才能得到具有智能化的材料,除智能化合金、智能化陶瓷外,智能化塑料就是其中之一。目前已开发的智能化塑料主要有形状记忆塑料和压电塑料两种。
2011年,美、日科学家就提出了将智能化塑料作为新兴的高分子材料这一概念,指其能够感知和接受外部环境的信息如声、光、电、磁、酸碱度、温度、力等,并可根据环境变化自动改变自身形态。
2011年4月,美国科学家首次发明了一种在光的作用下可自行修复的智能塑料。专家称这种神奇的材料不但能延长塑料的寿命,还能提高以塑料为原料的产品的持久性,例如常见的家居用品袋子、储物箱、内胎,甚至是十分昂贵的医疗设备。
同年6月,在奥地利林茨电子艺术中心,举行了第一届国际智能塑料会议。来自法国、德国、瑞士、荷兰和奥地利的50个公司参加了这次会议。专家们大胆地提出要将塑料与电子相结合的想法,例如设计不需要开关和按钮的仪表盘,具有灵活性的太阳能电池,或者是将医疗诊断系统与塑料技术相结合。
专家们预言塑料智能化极有可能将这些梦想成为现实,并称塑料科技与机电一体化设计相结合,不仅能促进新产品的开发和创新,同时还拥有巨大的市场潜能。
英国斯特拉思克莱德大学教授安德鲁·米尔斯也于同年研发出一款能辨认食物是否过期、食物新鲜程度的智能塑料袋。米尔斯在接受英国《每日邮报》采访时表示,如果肉、鱼和蔬菜等食物超过保质期或放置冰箱外过长时间,这种智能塑料包装袋就会改变颜色,提醒人们把密封的食物储存在冰箱中。米尔斯表示这一项目着重于将研究理念变成商业产品,并希望它能直接地对肉类和海鲜工业产生积极影响。
智能塑料在医学界也同样能大显身手。早在2002年,美国和德国科学家研发出可自动打结的智能塑料线。这种智能塑料是由有形状记忆功能、可生物降解的聚合物制成,具备自动打结的“智能”,并随着伤口愈合而自动“拆线”,在伤口缝合等医疗领域有潜在用途。
工程塑料智能化
就在西方发达国家将塑料智能化科研搞得如火如荼之时,工程塑料智能化在我国机械、交通、电子电气、通讯等领域也受到了广泛的重视。中国原材料工业研究所研究员田凯军表示,近年来塑料作为高分子材料中最重要的一种,应用范围正在不断扩大。
诸多工业材料中,塑料能够脱颖而出被选作智能化材料的载体,是因为其本身具有较好的可塑性、着色性和耐冲击性。“有的塑料可以加工得比钢铁还坚固。”赛迪智库原材料工业研究所研究员田凯军说。尤其是在机械领域,塑料机械是塑料产业发展的主要支柱,而智能化是塑料机械发展的方向。
每年全球塑料机械行业有一半的出口额来自欧洲。德国作为塑料机械行业的头号强国,制造技术水平一直处于世界领先地位,俄罗斯的塑料机械市场近年来也保持着强劲的上升发展势头,而我国塑料机械行业当前由于存在的自主创新能力低、行业集中度低等问题,短期内很难赶上国外塑料机械水平。
在《新材料产业“十二五”发展规划》里,塑料机械自主创新被列为国家重点扶持项目。随着我国塑料制品加工业的进一步成熟,对于塑料机械产业也提出了越来越高的要求。到2015年,我国塑料机械行业将掌握一批拥有自主知识产权的核心技术,开发一批技术水平国内领先国际先进的重点产品,提升一批具有特色和知名品牌的产业集群,培育一批具有行业带动力和国际竞争力的大企业,实现塑料机械行业智能化的转变。
田凯军认为,塑料智能化是一门新兴的多学科交叉的综合学科,是当前工程学科发展的前沿。虽然世界各国不断有新的智能材料产生,塑料智能化也得到我国政府和企业的高度重视,但是从合作研发、创新,到实现商业化应用还需要一个漫长的等待过程,而且很大程度上,会先应用于高端的科技领域。随着我国经济的高速发展,迫切需要加快塑料制品行业的发展步伐,争取走在世界科技创新的前沿。
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