西班牙某月刊日前發(fā)表文章，題目是“未來屬于塑料”。文章說，塑料材料是目前納米科技、電子、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)和可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域高端研究的主角。如何充分利用塑料的所有特性是科學(xué)家面對(duì)的一項(xiàng)挑戰(zhàn)。如果我們把家里的塑料制品扔出去，可能你會(huì)發(fā)現(xiàn)家里將變得一無所有，同樣，如果把含有塑料原料的衣服脫掉，你將赤身裸體。
聚合物時(shí)代到來
1907年萊奧·貝克蘭發(fā)明了世界上第一種完全人工合成的材料———酚醛塑料，不過此前已經(jīng)有人利用天然材料如賽璐珞制造出其他塑料制品。正如美國人保羅·約翰·弗洛里在獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)時(shí)所說的那樣，“我們的時(shí)代將是聚合物的時(shí)代”，實(shí)驗(yàn)室里合成的材料已經(jīng)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)改變了人類的生活方式。這話并不夸張，當(dāng)前金屬和礦物產(chǎn)品已經(jīng)被成千上萬的塑料制品代替，這些在實(shí)驗(yàn)室中研究加工出來的材料具有絕緣、堅(jiān)硬、柔軟、輕巧、可生物降解、自動(dòng)修復(fù)，甚至導(dǎo)電等各種性能。塑料可用來制造信息儲(chǔ)存材料、汽車零件、可燃電池、太陽能板等，它廣泛的用途可以滿足生活中的任何需求。
在不到100年的時(shí)間里，塑料的出現(xiàn)使很多以前昂貴且無法購買的東西進(jìn)入普通百姓的生活。現(xiàn)在我們稱之為塑料的材料是由聚合物組成的，聚合物由大量分子聚合而成，可以是天然的，例如生物分子、纖維、橡膠，也可以是從石油或其它物質(zhì)中提取的人工合成物。
更新的研究成果是電光聚合物，它們?cè)诮邮盏诫娔艿臅r(shí)候能夠放出光芒。這為顯示器技術(shù)提供了無限發(fā)展空間。例如已經(jīng)在手機(jī)和電視中使用的平面屏幕OLED(有機(jī)發(fā)光二極管)，將在短時(shí)間內(nèi)替代LCD和等離子屏幕，因?yàn)樗鼈兙哂泻芏鄡?yōu)點(diǎn)：可折疊、易生產(chǎn)和可以從任何角度觀看等。
塑料的廣泛用途
另一方面，納米技術(shù)的發(fā)展使塑料的用途更加廣泛。西班牙聚合物技術(shù)和科學(xué)研究所所長(zhǎng)葆拉·博什說：“可以對(duì)其成分和特性進(jìn)行嚴(yán)格控制的聚合物合成是有可能獲得最大進(jìn)步的值得期待的領(lǐng)域?！?br /> 在聚合物最深層結(jié)構(gòu)中加入納米分子可以獲得用途非常廣泛的新塑料產(chǎn)品。美國伊利諾伊大學(xué)的科學(xué)家就是這樣在2007年合成了可以自我修復(fù)的塑料。當(dāng)它們破裂時(shí)，合成塑料的微小分子就會(huì)釋放出來，重新聚合進(jìn)行自我修復(fù)。這是模仿皮膚自我修復(fù)的過程，可以為航空和醫(yī)藥領(lǐng)域提供新的材料。
事實(shí)上很早之前，化學(xué)成份穩(wěn)定、價(jià)格便宜和可丟棄的塑料就為醫(yī)學(xué)發(fā)展提供了諸多便利。工程師曼努埃爾·哈隆1970年發(fā)明的塑料注射器很快在全世界得到推廣，它的出現(xiàn)避免了玻璃注射器可能產(chǎn)生的感染。隨著時(shí)間的推移，醫(yī)院里出現(xiàn)了更多的塑料產(chǎn)品，例如手術(shù)器械、營養(yǎng)品輸送管道和假器等，它們都比金屬更輕、比瓷器更結(jié)實(shí)。對(duì)于一些與血液接觸的物品，例如心臟瓣膜和輸血袋等，一些特殊的聚合物可以避免血小板增加和血栓的形成。
可制做人工器官
所有進(jìn)入人體的材料都應(yīng)該是能夠生物相容的，也就是說人體接受它們，同時(shí)免疫系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生排斥。生物醫(yī)學(xué)最重要的分支———組織工程學(xué)因此而產(chǎn)生。至今該學(xué)科最大膽的設(shè)想是利用聚合物制造人工肝臟和胰腺，盡管目前這仍然是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，不過利用聚合物作為基礎(chǔ)來培育細(xì)胞卻已經(jīng)在實(shí)行。聚合物技術(shù)和科學(xué)研究所已經(jīng)在研究這些材料，用于骨骼和軟骨組織的再生，但是它們的應(yīng)用范圍將比這個(gè)大得多。例如很多人在嚴(yán)重?zé)齻笠驗(yàn)榇竺娣e感染而死亡，為了避免這一點(diǎn)，可以生產(chǎn)一種能夠生物相容又可以生物分解的聚合物支架，把它們種植到上皮細(xì)胞中，包裹燒傷區(qū)域，在皮膚再生期間阻止微生物侵入，然后再將這個(gè)支架生物分解。它也可以作為心臟組織再生的支架。
假器中最引人注目的是由塑料和鈦制成的人工心臟Abiocor，這個(gè)由美國Abiomed公司發(fā)明的裝置可以替代人體心臟長(zhǎng)達(dá)18個(gè)月，延長(zhǎng)那些患有不可逆轉(zhuǎn)心力衰竭病人的生存希望。
此外，聚合物藥品可以在人體內(nèi)控制藥物的劑量，為此只需將藥品與一個(gè)可以將藥物慢慢釋放的大分子結(jié)合，這樣只要服藥一次，就能夠得到定期的藥劑供應(yīng)。另一種方法是用聚合物薄膜包裹藥物，避孕藥就是以此方法慢慢調(diào)整劑量保持藥效好幾個(gè)星期的。
從醫(yī)院到菜園子
很多人也許在不知不覺中已將塑料放進(jìn)了自己的嘴里，因?yàn)榻裉靾?jiān)固、美觀的聚合物為消除我們的齲齒和牙洞提供了解決方案。另外科學(xué)家利用塑料還制造出可與人體相容的骨骼水泥以填補(bǔ)骨骼破裂和斷折。
塑料的應(yīng)用還從醫(yī)院延伸至菜園子。各種塑料的使用讓農(nóng)業(yè)出現(xiàn)了翻天覆地的變化。阿爾梅里亞地區(qū)在20世紀(jì)70年代仍是西班牙經(jīng)濟(jì)最落后的地區(qū)，現(xiàn)在隨著種植業(yè)的興起，這里已經(jīng)成為著名的“歐洲花園”。阿爾梅里亞3萬公頃的塑料大棚已成為世界上最大的溫室，瓜果生產(chǎn)一派繁榮。不僅塑料大棚的修建有助于充分利用水份灌溉和在干旱土地上種植，并且當(dāng)?shù)剞r(nóng)民還將塑料用于專業(yè)目的，例如利用可進(jìn)行光譜顏色選擇的塑料薄膜吸收或者反射陽光，綠光適合辣椒和蜜瓜生長(zhǎng)，紅光適合西紅柿生長(zhǎng)，藍(lán)光適合茄子和葫蘆生長(zhǎng)。
防災(zāi)害塑料罩
阿爾梅里亞的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者利用上述方法使好幾種草莓的產(chǎn)量提高了50%。此外還有防災(zāi)害塑料棚，它們可以吸收或者阻擋紫外線，避免有害真菌的繁殖和依靠昆蟲傳播的病毒的產(chǎn)生。
但這種密集型農(nóng)業(yè)導(dǎo)致一個(gè)環(huán)境問題，即廢舊塑料薄膜會(huì)分解成難以回收和再利用的碎片。這個(gè)問題的解決方法還在于聚合物。目前科學(xué)家正在創(chuàng)造用于地表鋪設(shè)的能夠生物分解的塑料薄膜，經(jīng)過一段時(shí)間的微生物新陳代謝，它們就會(huì)轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水。
可生物降解是塑料能否得到大規(guī)模利用的關(guān)鍵。美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局因此開展了一項(xiàng)特殊研究，第一階段由布魯克林工學(xué)院用油菜、向日葵或棕櫚油生產(chǎn)用于包裝食品的塑料，第二階段由基因研究機(jī)構(gòu)發(fā)明將塑料轉(zhuǎn)化成用于生產(chǎn)生物柴油油料的方法。五角大樓出于經(jīng)濟(jì)利益關(guān)注這項(xiàng)研究，因?yàn)槊總€(gè)美國士兵每天制造3公斤的塑料垃圾，而解決這些垃圾需要人工、汽油和運(yùn)輸費(fèi)用。
在塑料豐富多彩的特性中，現(xiàn)代社會(huì)又對(duì)它們提出了可持續(xù)利用的要求。盡管我們不知道未來社會(huì)怎樣發(fā)展，但可以肯定未來我們將被聚合物包圍。塑料的時(shí)代才剛剛開始。