化学趣味小故事(五)(20--21)

1化学趣味小故事（五）故事二十：火柴生产小史安全火柴必须擦在火柴盒上才会燃烧起来，即使是以锤子敲打火柴头，也不会着火。而最早的火柴是“一擦即着”，与任何粗糙表面摩擦都能生火，哪怕是老鼠啮着火柴头，也会燃烧起来；用锤子敲，还会爆炸。安全火柴的着火原理，是火柴上的化学物质与火柴盒上的一种化学物质产生反应。擦火柴所产生的热力，会触发这种化学反应。若火柴头与摩擦表面没有接触，火柴就不会燃烧。现代火柴的始祖是英国药剂师和克。1827年，他制成属于一擦即着的火柴，不过并不十分可靠。1830年，法国的索里埃发明用黄磷作火柴头，制成更好的火柴。这种火柴称为摩擦火柴，一直沿用至19世纪末。摩擦火柴非常可靠，而且方便储存。不过有一个最大的缺点就是容易致命。黄磷燃烧时放出毒烟，长期接触会引起一种称为磷毒性颌骨坏死的病，患者颌骨烂掉，最终死亡。火柴厂工人受影响最大。黄磷在上世纪末禁用于制造火柴，由三硫化四磷取代。219世纪50年代中期，瑞典制造商伦德斯特罗姆将磷与其他易燃成分分开，创制出安全火柴。他把无毒的赤磷涂在火柴盒的摩擦面上，其他成分则藏于火柴盒中。现在，火柴都是以自动化机器制造。每小时生产量达200万根，并把火柴装进盒子备用。标准火柴的制作是先把原木切成小木条，每根厚约2.5公厘，再把小木条切成火柴枝，浸于碳酸铵中，这是为了确保火柴枝不会闷烧。火柴枝由机器插入一条不停移动有孔长钢带，末端浸在热石蜡中；石蜡渗入木材的纤维，可助火焰由火柴头外层烧至火柴枝顶端。然后，火柴浸在制造火柴头的混合物中。安全火柴的火柴头含有硫磺和氯酸钾，硫磺的作用是产生火焰，氯酸钾则用于供应氧。火柴头干后，火柴枝被击落，掉在输送带上的火柴盒内匣里。火柴盒的外匣在另一行平行的输送带上。两条输送带每隔数秒就停下来，内匣被推进外匣里。匣子两旁加上涂有赤磷的划纸，造成擦面。若是一擦即着的火柴，摩擦面则由玻璃砂纸或含砂树脂制成。（2014年9月6日星期六发送）故事二十一：高分子智能材料目前在新材料领域中，正在形成一门新的分支学科－高分子智能材料，也有人称机敏材料，高分子智能材料它是通过有机合成的方法，使无生命的有机材料变得似乎有了3“感觉”和“知觉”。这类材料在实际中已有了应用，并正在成为各国科技工作者的崭新的研究课题，预计不远的将来，这些材料将进入到我们生活中。数千年来，人们建造的建筑物都是摸拟动物的壳，天花板和墙壁都是密不透风，以便把建筑物内外隔开。科学家正在研制一和能自行调温调光的新型建筑材料，这种制品叫“云胶”，其成分是水和一种聚合物的混合物，这种聚合物的一部分是油质成分，在低温时这种油质成分把水分子以一种冰冻的方式聚集在这种聚合物纤维的周围，就象“一件冰茄克衫”，这种象绳子似的聚合物是成串排列起来的，呈透明状，可以透过90％的光线。当它被加热时，这和聚合物分子就象“面条在沸水里”那样翻滚，并抛弃它们的象冰似的“冰茄克衫”，使聚合纤维得以聚在一起，此时“云胶”又从清澈透明变成白色，可阻挡90%的光。这一转变大部分情况下在两三度温差范围内就能完成，并且是可逆的。建筑物如果具有象这样的“皮肤”，就可以适应周围的环境。当天气寒冷时，它就变成透明的，让阳光照班进来。当天气暖和且必须把阳光挡住时，它就变得半透明。一个装有云胶的天窗，当太阳光从天空的一端移向另一端时，能提供比较恒定的进光量。充满云胶的多层玻璃，不仅可作天花板，而且可作墙壁.4德国著名的化学康采思巴斯夫公司正在研制一种智能塑料，它可以按人们的需要时而变硬时而变软.这种名为“施马蒂斯”的塑料是由这家公司的工程师舒勒发明的。他在烧杯中倒人一种乳白色流体，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，那么液体就会象胶水一样把棒拉住，只有非常缓慢地提起，才能抽出金属棒。据舒勒说，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）用于建房则抗震性能特强，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，其中储存有防锈剂，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，可到体内指定部位才释放出药物。日本正在研制的用高分子聚碳酸酯与液晶结合而成的液晶膜或人工分离膜已在医药工业得到应用。比如，在医疗中，将薄膜做成胶囊状，把消炎剂放人里面，然后将胶囊埋入发炎部位，胶囊可依据患处发炎而引起的温度变化，及时释放出药剂，达到预期的治疗目的和治疗效果，在食品工业方面，利用人工膜可研制出“辨味机器人”的味觉感知5器，并可改进或制造所需的各种食品成分，又如用薄膜技术可浓缩葡萄汁，提高匍葡酒的味质；可制造低盐分酱油，纯化果汁，给食品着色等。这既可改进食品质量，增强人的食欲，又可扩大食品销售市场，堤高食品工业的经济效益。把高分子材料和传感器结合起来，已成为智能材料的一个新的特点。意大利在研制有“感觉”功能的“智能皮肤”，已处于世界领先地位。1994年，意大利比萨大学工程专家德·罗西根据人类皮肤有表皮和真皮（外层和内层）组织的特点，为机器人制造了一种由外层和内层构成的人造皮肤，这种皮肤不仅富有弹性，厚度也和真的皮肤差不多，为了使人造皮肤能“感知”物体表面的质感细节,德·罗西的研究小组还研制了一种特殊的表皮，这种表皮由两层橡胶薄膜组成，然后在两层橡胶薄膜之间到处放置只有针尖大小的传感器，这些传感器是由压电陶瓷制成的，在受到压力时，就产生电压，受压越大，产生的电压也就越大。据报道，德·罗西制成的这种针尖大小的压电陶瓷传感器很灵敏，对纸张上凸起的斑点也能感觉到，铺上德·罗西研制的人造皮的机器人，可以灵敏地感觉到一片胶纸脱离时产生的拉力，或灵敏地感觉到一个加了润滑剂的发动机轴承脱离时磨擦力突然变化的情况，迅速作出握紧反应。美国的一些桥梁专家正在研究主动式智能材料，能使桥梁出现问题时自动加固；美国密执安大学则在研究一种6能自动加固的直升飞机水平旋翼叶片，当叶片在飞行中遇到疾风作用而猛烈振荡时，分布在叶片中的微小液滴就会变成固体而自动加固;人们还研究一种住宅用的“智能墙纸”，当住宅中的洗衣机等机器产生噪音时，智能墙纸可以使这种噪音减弱。总之，高分子智能材料已成为材料科学的一个重要研究领域，各国科学家正在为此作不懈的努力。从人类发展的历史证明，每一种重要材料的发现和利用，都会把人类支配和改造自然的能力提高到一个新的水平，给社会生产力和人类生活带来巨大的变化，把人类物质文明和精神文明向前推进一步。可以肯定的说，终有一天各种各样实用的智能材料会大量出现在我们的面前。