1、時代周刊時代周刊評出評出2020世紀最偉大的世紀最偉大的100100項發(fā)明，其中項發(fā)明，其中“尿不濕尿不濕” ” 榜上有名榜上有名 為什么為什么“尿不濕尿不濕” ” 能評為能評為2020世紀最偉大的世紀最偉大的100100項項發(fā)明呢發(fā)明呢? ?最初是為誰專門設(shè)計的呢？最初是為誰專門設(shè)計的呢？ 美國在上世紀六十年代初，航天事業(yè)崛起，如何解決美國在上世紀六十年代初，航天事業(yè)崛起，如何解決宇航員的排尿問題迫在眉睫，華人宇航員的排尿問題迫在眉睫，華人唐鑫源唐鑫源成為成為“尿不濕尿不濕”的發(fā)明人，后來他被譽為美國的發(fā)明人，后來他被譽為美國“太空服之父太空服之父”?！吧裰凵裰邸毕盗猩咸斓暮教靻T都使用了系列

2、上天的航天員都使用了“尿不濕尿不濕” ” 航天員專用航天員專用“尿不濕尿不濕”1 1克能吸收約克能吸收約10001000克水克水 ，吸水性遠強于一般嬰兒使用的吸水性遠強于一般嬰兒使用的“尿不濕尿不濕” ” “ “尿不濕尿不濕”是航天產(chǎn)品是航天產(chǎn)品“下凡下凡”的成功典范！現(xiàn)的成功典范！現(xiàn)在不僅是嬰幼兒使用，還有供特殊成人使用的，在不僅是嬰幼兒使用，還有供特殊成人使用的，更有趣的是有些寵物也系上了更有趣的是有些寵物也系上了“尿不濕尿不濕”出門溜出門溜達，以保護公共衛(wèi)生。達，以保護公共衛(wèi)生。 前前后后 “ “尿不濕尿不濕”起作用的物質(zhì)是一種起作用的物質(zhì)是一種功能高分子功能高分子材料，材料，具有具有很

3、強的吸水能力很強的吸水能力。它所用的材料是高吸水性樹。它所用的材料是高吸水性樹脂（常用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚丙烯酸鈉脂（常用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚丙烯酸鈉 ）聚丙烯酸鈉如何合成？聚丙烯酸鈉如何合成？思考：如何思考：如何以帶有強親水性原子團的化合以帶有強親水性原子團的化合物物CHCH2 2=CHCOOH=CHCOOH制得網(wǎng)狀聚丙烯酸鈉？制得網(wǎng)狀聚丙烯酸鈉？CHCH2 2=CHCOOH CH=CHCOOH CH2 2= =CHCOONaCHCOONa 加加交聯(lián)劑交聯(lián)劑得網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)得網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 高吸水性樹脂加交聯(lián)劑的目的是變線型結(jié)構(gòu)為高吸水性樹脂加交聯(lián)劑的目的是變線型結(jié)構(gòu)為體型結(jié)構(gòu)，使其既有吸水性而又不溶于水，耐擠壓。體型

4、結(jié)構(gòu)，使其既有吸水性而又不溶于水，耐擠壓。前前后后高吸水性樹脂的結(jié)構(gòu)特征：高吸水性樹脂的結(jié)構(gòu)特征： a.a.分子中具有強親水性基團，如羥基、羧基，分子中具有強親水性基團，如羥基、羧基，能夠與水分子形成氫鍵；能夠與水分子形成氫鍵； b.b.樹脂具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)；樹脂具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)； c.c.聚合物內(nèi)部具有較高的離子濃度；聚合物內(nèi)部具有較高的離子濃度； d.d.聚合物具有較高的分子量。聚合物具有較高的分子量。纖維素的結(jié)構(gòu)簡式纖維素的結(jié)構(gòu)簡式 發(fā)現(xiàn)其每個鏈節(jié)上都有發(fā)現(xiàn)其每個鏈節(jié)上都有OHOH，它是一種親水基，它是一種親水基 傳統(tǒng)吸水性的材料棉花為何有一定的吸水性？傳統(tǒng)吸水性的材料棉花為何有一定的吸水性？

5、如無土栽培、改良土壤、改造沙漠等。如無土栽培、改良土壤、改造沙漠等。強吸水能力的功能高分子材料除了用于強吸水能力的功能高分子材料除了用于 “ “尿不尿不濕濕”，還有哪些用途？，還有哪些用途？ 保水劑是一種吸水能力特強的功能高分子材料。無毒無害，保水劑是一種吸水能力特強的功能高分子材料。無毒無害，反復(fù)吸水、釋水反復(fù)吸水、釋水 “ “微型水庫微型水庫”。同時，它還能吸收肥料、。同時，它還能吸收肥料、農(nóng)藥、并緩慢釋放，增加肥效、藥效。高吸水性樹脂廣泛用于農(nóng)藥、并緩慢釋放，增加肥效、藥效。高吸水性樹脂廣泛用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園藝、建筑等。農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園藝、建筑等。 上世紀上世紀7070年代發(fā)展起來的親水隱

6、形眼鏡具有年代發(fā)展起來的親水隱形眼鏡具有特點：特點：吸收相當于自重吸收相當于自重80%80%水，才變得柔軟、透水，才變得柔軟、透氣、舒適、戴時長氣、舒適、戴時長 制備隱形眼鏡所用的原料主要是制備隱形眼鏡所用的原料主要是丙烯酸羥乙酯丙烯酸羥乙酯（CHCH2 2=CHCOOCH=CHCOOCH2 2CHCH2 2OHOH） 具有新型骨架結(jié)構(gòu)的高分子材料和在天具有新型骨架結(jié)構(gòu)的高分子材料和在天然或合成高分子的主鏈或支鏈上引入某種然或合成高分子的主鏈或支鏈上引入某種功能的官能團，使其顯示出功能的官能團，使其顯示出在光、電、磁、在光、電、磁、聲、熱、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等方面的特殊聲、熱、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等

7、方面的特殊功能功能的高分子。的高分子。1.1.化學(xué)功能化學(xué)功能離子交換樹脂離子交換樹脂、高分子試劑高分子試劑、高分子催化劑高分子催化劑、分解性高分子等。分解性高分子等。2.2.物理功能物理功能 導(dǎo)電性高分子導(dǎo)電性高分子、高分子光電導(dǎo)體、高分子顯示、高分子光電導(dǎo)體、高分子顯示材料、高分子光致變色材料等。材料、高分子光致變色材料等。 3.3.復(fù)合功能復(fù)合功能 高分子功能膜、高分子功能膜、高分子吸附劑、高分子表面活高分子吸附劑、高分子表面活性劑、高分子染料、高分子穩(wěn)定劑等。性劑、高分子染料、高分子穩(wěn)定劑等。4.4.生物、醫(yī)用功能生物、醫(yī)用功能 抗血栓、控制藥物釋放和抗血栓、控制藥物釋放和生物活性生物

8、活性等等 。 （按照功能來分類）（按照功能來分類）離子交換樹脂是離子交換樹脂是帶有官能團帶有官能團( (有交換離子的活性有交換離子的活性基團基團) )、具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、不溶性的高分子化合物、具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、不溶性的高分子化合物。是。是最早工業(yè)化的功能高分子材料，通常是球形顆粒物。最早工業(yè)化的功能高分子材料，通常是球形顆粒物。 經(jīng)過各種官能化的樹脂（聚苯乙烯），含有經(jīng)過各種官能化的樹脂（聚苯乙烯），含有H H+ +離離子結(jié)構(gòu)，能交換各種陽離子的稱為子結(jié)構(gòu)，能交換各種陽離子的稱為陽離子交換樹脂陽離子交換樹脂，含有含有OHOH離子結(jié)構(gòu)能交換各種陰離子的稱為離子結(jié)構(gòu)能交換各種陰離子的稱為陰離子交陰離子交換

9、樹脂換樹脂。 它們主要用于它們主要用于水的處理水的處理。離子交換膜還可以用于。離子交換膜還可以用于飲用水處理、飲用水處理、海水淡化海水淡化、廢水處理、牛奶和醬油的脫、廢水處理、牛奶和醬油的脫鹽、酸的回收以及作為電解隔膜和鹽、酸的回收以及作為電解隔膜和電池隔膜電池隔膜。酶屬于高分子催化劑。酶屬于高分子催化劑。 人工合成的方法模擬酶，將人工合成的方法模擬酶，將金屬化合物結(jié)合在金屬化合物結(jié)合在高分子配體上，開發(fā)高活性、高選擇性的高效催化高分子配體上，開發(fā)高活性、高選擇性的高效催化劑劑，這種，這種高分子催化劑稱為高分子金屬催化劑高分子催化劑稱為高分子金屬催化劑。 已有的研究工作表明，高分子金屬催化劑對

10、已有的研究工作表明，高分子金屬催化劑對加加氫反應(yīng)、氧化反應(yīng)、硅氫加成反應(yīng)、羰基化反應(yīng)、氫反應(yīng)、氧化反應(yīng)、硅氫加成反應(yīng)、羰基化反應(yīng)、異構(gòu)化反應(yīng)、聚合反應(yīng)異構(gòu)化反應(yīng)、聚合反應(yīng)等具有很高的催化活性和選等具有很高的催化活性和選擇性，而且易與反應(yīng)物分離，可回收重復(fù)使用。擇性，而且易與反應(yīng)物分離，可回收重復(fù)使用。 高分子分離膜的材料主要有高分子分離膜的材料主要有醋酸纖維素、聚酰醋酸纖維素、聚酰胺、聚苯并咪唑、磺化聚苯醚胺、聚苯并咪唑、磺化聚苯醚等。醋酸纖維素膜透等。醋酸纖維素膜透水量大，脫鹽率高，價格便宜，應(yīng)用普遍。水量大，脫鹽率高，價格便宜，應(yīng)用普遍。海水淡海水淡化化的原理是利用只允許溶劑透過，不允許溶

11、質(zhì)透過的原理是利用只允許溶劑透過，不允許溶質(zhì)透過的半透膜，將海水與淡水分隔開的。的半透膜，將海水與淡水分隔開的。高分子分離膜的特點：高分子分離膜的特點： 能夠能夠有選擇地有選擇地讓某些物質(zhì)通過，而把另外一讓某些物質(zhì)通過，而把另外一些物質(zhì)分離掉。些物質(zhì)分離掉。 高分子分離膜的應(yīng)用：高分子分離膜的應(yīng)用： 生活用水、工業(yè)廢水等廢液的處理；海水、生活用水、工業(yè)廢水等廢液的處理；海水、苦咸水的淡化；苦咸水的淡化； 濃縮天然果汁、乳制品加工、釀酒各種能源濃縮天然果汁、乳制品加工、釀酒各種能源的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換 分離膜具有神奇的魔術(shù)師般的本領(lǐng)，從下面的分離膜具有神奇的魔術(shù)師般的本領(lǐng)，從下面的實驗中不難領(lǐng)會。將一瓶

12、含酒精實驗中不難領(lǐng)會。將一瓶含酒精4.5的普通啤酒的普通啤酒用水稀釋成兩瓶，然后倒入玻璃容器內(nèi)，只要將這用水稀釋成兩瓶，然后倒入玻璃容器內(nèi)，只要將這種溶液通過薄薄的一層分離膜，就能夠在幾分鐘內(nèi)種溶液通過薄薄的一層分離膜，就能夠在幾分鐘內(nèi)提取出酒精濃度達提取出酒精濃度達 93的乙醇。這種乙醇用一根的乙醇。這種乙醇用一根火柴就能點燃。這個實驗中在分離膜的表面施加了火柴就能點燃。這個實驗中在分離膜的表面施加了高頻電場，促使乙醇溶解、擴散、和水分離，所耗高頻電場，促使乙醇溶解、擴散、和水分離，所耗電能僅為蒸餾法的十分之一。在過去要從液體中分電能僅為蒸餾法的十分之一。在過去要從液體中分離另一種液體，只能

13、使用蒸餾法。離另一種液體，只能使用蒸餾法。 吸附性高分子材料主要是指那些吸附性高分子材料主要是指那些對某些特定離子對某些特定離子或分子或分子有選擇性親和作用有選擇性親和作用的高分子材料的高分子材料。 吸附樹脂的吸附性不僅受到結(jié)構(gòu)和形態(tài)等內(nèi)在因素吸附樹脂的吸附性不僅受到結(jié)構(gòu)和形態(tài)等內(nèi)在因素的影響，還與使用環(huán)境關(guān)系密切：溫度因素，樹脂周的影響，還與使用環(huán)境關(guān)系密切：溫度因素，樹脂周圍的介質(zhì)。圍的介質(zhì)。 一般可分為一般可分為吸水性高分子吸水性高分子和和吸油性高分子吸油性高分子。具有優(yōu)異的具有優(yōu)異的 ，較少受到，較少受到 ，可，可以滿足人工器官對材料的苛刻要求。以滿足人工器官對材料的苛刻要求。如：人造

14、心臟、人造關(guān)節(jié)、人造鼻等如：人造心臟、人造關(guān)節(jié)、人造鼻等。生物相容性生物相容性 排斥排斥人造關(guān)節(jié)人造關(guān)節(jié) 一張柔軟的紙，白中透出微黃，一張柔軟的紙，白中透出微黃，這張不起眼的這張不起眼的“白紙白紙”就是填補就是填補國內(nèi)空白的高科技國內(nèi)空白的高科技“人造皮膚人造皮膚”。這種這種“人造皮膚人造皮膚”能幫助傷口盡能幫助傷口盡快恢復(fù)。比如燒燙傷，把水泡的快恢復(fù)。比如燒燙傷，把水泡的水放出，用藥清洗后，將水放出，用藥清洗后，將“人造人造皮膚皮膚”敷貼在傷口上，很快敷貼在傷口上，很快“人人造皮膚造皮膚”就和人的身體長在一起，就和人的身體長在一起，成了真的皮膚。成了真的皮膚。 人造皮膚人造皮膚人造血管人造血

15、管人造膝關(guān)節(jié)人造膝關(guān)節(jié)18881888年，奧地利科學(xué)家年，奧地利科學(xué)家FReinitzerFReinitzer發(fā)現(xiàn)了液晶。發(fā)現(xiàn)了液晶。2020世紀世紀7070年代初，年代初，HelfrichHelfrich和和SchadtSchadt利用液晶的電光效應(yīng)和集成電路相結(jié)合，將其制利用液晶的電光效應(yīng)和集成電路相結(jié)合，將其制成顯示器件，實現(xiàn)了液晶材料的產(chǎn)業(yè)化。這種液晶材料稱為扭曲向成顯示器件，實現(xiàn)了液晶材料的產(chǎn)業(yè)化。這種液晶材料稱為扭曲向列相液晶顯示（列相液晶顯示（NT-LCDNT-LCD）材料，其產(chǎn)品主要應(yīng)用在電子表和計算器）材料，其產(chǎn)品主要應(yīng)用在電子表和計算器上。上。8080年代中期，開發(fā)成功超扭

16、曲向列相液晶顯示（年代中期，開發(fā)成功超扭曲向列相液晶顯示（STN-LCDSTN-LCD）材）材料，其產(chǎn)品主要應(yīng)用在料，其產(chǎn)品主要應(yīng)用在BPBP機、移動電話和筆記本電腦上。酯類和聯(lián)機、移動電話和筆記本電腦上。酯類和聯(lián)苯類液晶化合物是苯類液晶化合物是STN-LCDSTN-LCD用混晶材料的主要成分，國內(nèi)各科研機用混晶材料的主要成分，國內(nèi)各科研機構(gòu)已開發(fā)了近千種，其中已有構(gòu)已開發(fā)了近千種，其中已有100100種以上應(yīng)用于混晶配方。種以上應(yīng)用于混晶配方。 指指兩種或兩種以上材料組合成的一種新型兩種或兩種以上材料組合成的一種新型材料。其中一種材料。其中一種做為做為基體基體，另外材料另外材料做為做為增增強

17、劑強劑。 具有具有 等等優(yōu)異性能，在綜合性能上超過了單一材料。優(yōu)異性能，在綜合性能上超過了單一材料。強度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕強度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕玻璃鋼是一種復(fù)合材料，它具有密度小，玻璃鋼是一種復(fù)合材料，它具有密度小，強度高，韌性好，耐腐蝕，絕緣，易加工等強度高，韌性好，耐腐蝕，絕緣，易加工等優(yōu)點，它是如何制得？。優(yōu)點，它是如何制得？。將玻璃熔化并迅速拉成細絲，制成玻璃纖維，將玻璃熔化并迅速拉成細絲，制成玻璃纖維，并加到合成樹脂中就制得玻璃鋼。并加到合成樹脂中就制得玻璃鋼。玻玻 璃璃 鋼鋼 游游 艇艇玻璃鋼冷卻塔玻璃鋼冷卻塔玻璃鋼產(chǎn)品在化工、石油、建筑、體育、國防、航空航天工玻璃

18、鋼產(chǎn)品在化工、石油、建筑、體育、國防、航空航天工業(yè)包括神州五號載人飛船等高端技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用業(yè)包括神州五號載人飛船等高端技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用碳纖維是一種纖維狀碳材料。它是一種強度比碳纖維是一種纖維狀碳材料。它是一種強度比鋼的大、密度比鋁的小、比不銹鋼還耐腐蝕、鋼的大、密度比鋁的小、比不銹鋼還耐腐蝕、比耐熱鋼還耐高溫、又能像銅那樣導(dǎo)電，具有比耐熱鋼還耐高溫、又能像銅那樣導(dǎo)電，具有許多寶貴的電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)性能的新型材料。許多寶貴的電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)性能的新型材料。 目前，人們還不能直接用碳或石墨來抽成碳纖目前，人們還不能直接用碳或石墨來抽成碳纖維，只能采用一些含碳的有機纖維（如尼龍絲、維，只能采用一些含碳的有機纖維（如尼龍絲、腈綸絲、人造絲等）做原料，將腈綸絲、人造絲等）做原料，將有機纖維跟塑有機纖維跟塑料樹脂結(jié)合在一起，