书城科普读物科学我知道-Why化学
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第23章 塑料为什么会导电?

在人们的印象中,塑料是不导电的。而2000年诺贝尔化学奖的获得者美国科学家艾伦·黑格、艾伦·马克迪尔米德和日本科学家白川英树却打破了人们的常规意识,向人们习以为常的“观念”提出了挑战。他们通过研究发现,经过特殊改造之后,塑料能够像金属一样,具有导电性。

所谓聚合物,是由简单分子联合形成的大分子物质,塑料就是一种聚合物。

构成塑料的无数分子通常都排成长链并且有规律地重复着这种结构,要使塑料能够导电,其内部的碳原子之间必须交替地以单键和双键结合,同时还必须经过掺杂处理——也就是说,通过氧化或还原反应失去或获得电子。这样,这些额外的电子才能够沿着分子移动,塑料才能成为导体。

黑格、马克迪尔米德和白川英树等在20世纪70年代末就开始了研究,并作出了一些原创性的发现,通过他们及许多物理化学家对导电聚合物的研究,使导电聚合物有了大有用武之地。现在,利用导电塑料,人们研制出了保护用户免受电磁辐射的电脑保护屏幕,以及可除去太阳光的“智能”窗户。而近来研发的一些半导体聚合体甚至可以应用在发光二极管、太阳能电池以及移动电话和迷你电视的显示屏当中。

心理作用是产生疲倦的原因之一。激烈运动以后,情绪松弛下来,疲倦的感觉会立即出现。但是从化学的角度来看,疲倦与碳水化合物的代谢有密切的关系。

人体里的细胞为了完成肌肉的收缩、神经冲动的传递等任务,需要高能量的化合物,如三磷酸腺甙(ATP)。这种高能量化合物的水解,是一种大量放热的反应。而在运动时,肌肉纤维收缩,加速细胞里的吸热反应。如果人体肌肉里所储存的ATP很快消耗掉,又来不及补充,人就感到疲倦。

再说,在激烈运动时,血液对肌肉所需要的氧气会供应不足,那么,肌肉细胞就必须调动葡萄糖的分解来产生能量。可是,葡萄糖分解的同时会形成乳酸,而乳酸会妨碍肌肉的运动,引起肌肉的疲劳。乳酸的积累会造成轻度的酸中毒,引起恶心、头痛等,增加疲倦的感觉。

肝脏对保持体力有重要作用。当人体内葡萄糖分解后,血液中的葡萄糖减少,肝脏里糖原发生分解,释放出葡萄糖,使血液保持一定的含糖量。同时,肝脏里一部分乳酸被氧化,产生二氧化碳排出体外,其余的转化为糖原。所以,在紧张运动后作深呼吸,增加供氧,促使乳酸氧化,可以减少疲倦。