中华学生百科全书-第637部分
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耐穿，抗皱好洗，因而发展迅速。到 70 年代初，产量居合成纤维第一位。
③聚丙烯腈纤维。我国又称为腈纶、合成羊毛。它是 1950 年问世的，它
的耐光性、保温性、弹性都很好，手感柔软，强度比羊毛高，价格比羊毛低，
不怕虫蛀，耐晒又耐洗，适宜于制作衣料，针织外衣、毛毯、工业用织物等。
④聚乙烯醇纤维。我国又称为维纶，它的性能近似于棉纤维，耐磨性强
于棉纤维，是合成纤维中吸水性最高的一种，但耐热性和弹性较差。
⑤聚丙烯纤维。又叫丙纶，比重小，强度较高，耐光照。
⑥聚氯乙烯纤维。又称氯纶，它耐化学腐蚀力强，保暖性好，难燃烧。
合成纤维主要用于民用消费品，但也有一部分用于工程技术。宇航、冶
金、化工等部门，不仅要求纤维综合性能优良，而且需要耐高温和抗强腐蚀。
合成纤维的出现，正好填补了这一空缺。人们经过多年研究，已取得不少成
果。
芳纶—1313 纤维，能在200℃下长期使用，它的强度是强力锦纶的 2 倍。
它首先被用于制造宇航服，还大量用作登山索具、高温过滤袋、飞机轮胎帘
子线等。
芳纶—1414 纤维，能在 290℃下长期使用，560℃才分解。它的强度是合
成纤维中的冠军，断裂强度是锦纶的 3 倍，手指粗的一条纤维绳，就可以吊
起两辆解放牌汽车。因此多采用它作复合材料的增强纤维，特别适合于生产
飞机、导弹的雷达罩。
聚酰亚胺纤维能在…273℃的超低温下使用，也能在 400℃的高温中正常
工作，能承受冷热剧变而不影响强度。
用聚皿氟乙烯抽丝制得的氟纶纤维，能耐王水的腐蚀。在…160℃～280
℃的温度范围内都可使用，用它增强的复合材料作自润滑轴承在飞机上使用
非常合适。
（3）合成皮革和合成纸
从显微结构看，皮革和纸张都属于平面型的纤维交织物。皮革纤维是强
韧的胶原蛋白纤维，经鞣革剂作用而形成强固的网状结构。纸张的纤维是植
物性纤维，在造纸过程中，这些植物纤维互相纠结而形成网络结构。
合成革就是把树脂涂在底物布上制造出来的树脂薄膜。但它没有微气
孔，不透汗，穿起来不舒服。后来人们在合成革中加入聚氨脂，聚氨脂在凝
固过程中就会产生微气孔。这种合成皮革具有像天然皮革一样的透气性，但
比天然皮革耐用得多，它又可装饰成各式各样的真皮外表，因而很受欢迎。
普通纸的强度一般不高，且易被虫蛀，又不耐酸碱。人们用人造纤维为
原料制成聚合薄膜，再经纸化工艺，就可得到合成纸。目前已有用于描图的
描图纸，用于印刷制版的铜版纸，不怕日晒雨淋的广告纸问世，用这种纸生
产的军用地图和防水海图，抗折抗皱，不怕水，战场使用很方便。如果用合
成纤维为原料，按传统的造纸法就可造出合成纤维纸，它强度高，抗腐蚀，
抗撕折，抗霉蛀，用作电池隔膜纸，既能提高电池寿命，又能改进电池性能。
功能高分子材料
功能材料主要包括功能高分子材料，跟能源有关的材料，具有生理机能
和生物活性的材料，以及具有“感觉”和“记忆”功能的材料。这些材料不
是利用它们的机械强度来作设备或器物，而是利用它们的物理和化学的特殊
性能，如光电效应、生理机能、催化活性、记忆功能等。高分子材料是功能
材料的主要部分。
（1）医用功能高分子材料
用人造材料来再造人体的组织和器官，用以替换已经坏死或不能正常工
作的器官，从而治愈各种疾病，是几百年来人类梦寐以求的愿望。要实现这
个愿望有许多难题：首先，这类材料植入人体后，长期处于酸碱体液中，再
加上体内酶的影响，材料的物理、化学性质容易发生变化，这要求材料具有
高度的稳定性。其次，材料要具有一定的生理性能，在体内不致发生排异作
用，不致引起过敏反应，如组织变态、发炎、凝血、致癌等副作用。经过多
年研究，这方面已取得重大进展，人造血、人造皮肤、人造心脏等已经开始
用于临床。
氟碳乳液是一种人造血液，代号 FC，它性能稳定，加乳化剂后成为乳化
液。它的溶解氧的能力比血红蛋白大 1 倍，同时还能把二氧化碳释放出来，
它吸氧和释放二氧化碳的速度都比血红蛋白快几倍，并且没有血型，对任何
病人都可直接输入动脉。
人造心脏主要由动力部分、血泵和监控系统组成，其中血泵是关键，制
造血泵的材料要求机械强度高、无毒、不致癌、良好的生化稳定性和高度的
抗挠曲性。具有这些综合性能的材料目前尚未找到，但人造心脏用于动物试
验已取得部分成功。
人工肾脏是研究最早而又最成熟的人工器官，关键是研制出高选择性的
半透膜，可采用聚丙烯腈硅橡胶、赛璐玢、聚酰胺等，美国有个人移植人工
肾已活了 20 多年，并担任了某学院的副院长。
聚丙烯腈硅橡胶薄膜的选择透过能力很高，可用于制造人工肝脏；聚丙
烯薄膜可透析血液中的二氧化碳，可用于制造人工肺，在日本，这种人工肺
已使数十人获得了新生；用金属骨架外包超聚乙烯材料制成的人工关节，弹
性适中，耐磨性好，在临床中已取得满意效果。
（2）液晶材料
1888 年，科学家发现：有一些有机化合物的晶体，在加热到一定温度时
会变成一种浑浊、粘滞的塑性物质，再升温至某一温度，又突然变成完全清
澈透明的液体，这种介于固态和液态之间的物质就是液晶。目前已知有 2000
种以上的有机化合物具有液晶性质。
液晶材料按分子排列的不同可分三类：
①近晶型液晶。其分子排列整齐，近似于晶体，它对电和磁都不发生效
应，尚未得到开发利用。
②向列型液晶。向列型液晶的分子，在长轴方向排列一致，而层状却不
整齐，像一把上下交错的筷子，当外加电场时，分子排列变乱，由透明转向
浑浊，形成光的散射体。可用它制造电控亮度玻璃，如照相机上的自动光圈
和数码显示器。
③胆甾型液晶。它的分子排列是：一个个条状的分子层层相叠，错开一
定角度，扭转成螺旋型结构。它除具有特殊的光学效应外，还具有显著的温
度效应。随温度升高，其颜色按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫变化；温度降
低，则按反方向变化。它的这种温度效应可用于金属的无损探伤和医疗上检
查血栓和肿瘤。
在工业上多把三种液晶混合使用，或者在混合液晶中加入添加剂，这样
效果会更好。液晶材料体积小，耗能少，在电子计算机、电视、钟表、微波
测量、医疗、宇航上有重要用途。日本 1991 年已研制出液晶显示的电影放映
机，图像比普通电影清晰许多倍。1991 年 5 月，在英国皇家学会庆典上展示
了一件令人瞩目的紧身衣，它是用液晶材料制成的，它会随温度变化而变幻
出五彩缤纷的颜色。在低温下为黑色，在 28℃时为红色，在 33℃时为蓝色，
在 28℃～33℃之间为其他颜色，这标志着液晶材料的发展已进入一个崭新的
阶段。
（3）其他功能高分子材料
离子交换树脂和离子交换膜也是一种高分子材料。离子交换树脂是由聚
苯乙烯、聚氯乙烯或其他树脂的高分子链为骨架，在主链或侧链上连上容易
与金属离子或酸根离子相作用的基团，而生成的高聚物。它能把稀溶液中的
离子固定在树脂上，达到淡化溶液的目的；反过来又可把固着在树脂上的离
子洗脱下来，以达到富集或浓缩微量元素的目的。在实验室中它可用于生产
超纯水和提炼微量元素。在工业上它可用于淡化海水或富集海水中的镭、铀、
钚等原子工业的原料，也可用于净化废水、废气以回收有用物质，防止环境
污染。
另一种对光敏感的感光树脂在印刷工业上有重要的用途。这种高分子在
光线作用下发生交链聚合作用生成不溶性树脂，未曝光的部分可用溶剂冲
掉，由此得到的是具有立体浮雕式的图像，可直接用于印刷制版，使制版过
程完全自动化。
1964 年，美国人洛普研制成一种有机硅聚合物薄膜，它能从水中离析氧
气，也能可逆地离析二氧化碳。用这种薄膜制成容器放入水中，容器中的老
鼠活了 4 天 4 夜。这种薄膜有鱼类鳃的功能，如能制出高效产品，也许人类
就可以在深海里长期停留而不需要潜水设备。这样人就可以住在美丽的海底
龙宫中了。
高分子还可作为储能材料。人们已发现环庚二烯在吸收光能后变成环庚
烷，当它释放出热量后又回复到环庚二烯。如果能提高其储能指标，将非常
有用。
1987 年，人们用泡沫塑料加工出一种增大型生长聚合物，它的奇特之处
在于：与一般材料受拉变细相反，它受拉后横截面变粗。1988 年研制出的多
孔聚四氟乙烯，泊松比为负 12。这种材料作铆钉抗拉性好，用它作为密封、
减震、吸音材料，也有优良的效果。
复合材料
金属材料，无机非金属材料，有机高分子材料，是人类大量使用的三大
类基本材料，它们各以自身的特点，满足人类多方面的需要。随着现代科学
技术的发展，人们对材料性能的要求越来越高。例如，空间技术需要耐高温、
防辐射、重量轻、强度大的材料，电子技术需要电磁性能好、易加工、寿命
长的材料。三大基本材料都有各自的缺点：金属材料大多不耐腐蚀，无机非
金属材料较脆，有机高分子材料不耐高温。它们单独使用时难以满足现代技
术的综合需要。一个行之有效的办法是把两种或多种材料复合起来，互相取
长补短，以获得工程技术所需要的综合性能，这就是复合材料。
现代复合材料，本质上是基体和增强剂的复合。基体的角色通常由合成
树脂、塑料、橡胶、金属、陶瓷来担当，玻璃纤维、硼纤维、碳纤维起着增
强剂的作用。复合材料按其结构特点可分为纤维复合材料、细粒复合材料、
层叠复合材料及骨架复合材料。目前发展最快的是纤维复合材料。
纤维复合材料
玻璃钢是人们所熟悉的一种复合材料，它是本世纪 40 年代研制出来的。
以玻璃纤维为骨料，以合成树脂作基本和粘结剂，加热压制成型就得到玻璃
钢，其成品强度可与钢材媲美，比重仅为钢的 1／5～1／4，耐高温、抗腐蚀、
电绝缘、抗震抗裂、隔音隔热、加工方便。在航空、机械、汽车、舰船、建
筑、化工等部门得到广泛的应用。
1960 年，美国人研制出了硼纤维，这是一种强度和弹性都比玻璃纤维更
好的纤维材料。其制作过程是：把直径 13 微米的钨丝放入高温沉积钨内，在
三氯化硼和氢气的混合气体里加热到 1000℃以上，炉丝上连续沉积金属硼，
就形成了钨丝外面包着硼的纤维，其强度是玻璃纤维的 5 倍。它既可与树脂
复合又可与金属复合。用硼一环氧系复合材料作宇宙飞行器的结构材料比用
铝和铝合金重量轻、强度高。用金属铝作基体的硼铝复合材料耐 1200℃高
温，用来制造飞机机体可使飞机重量减轻 23％。用硼纤维补强的钛镍复合材
料在军事和空间技术上起重要作用
