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第19章 、闯进能源特区(2)

因此,要制造不怕火烧的合成纤维,首先要从它的原料着手。一是采用难燃的材料,如腈氯纶、维氯纶等。它们虽然会燃烧,但离了火便立刻熄灭。有的合成纤维中加入了阻燃剂,也能使它不易燃烧。二是采用新的合成方法,使原来易燃的合成纤维碳化,从而具有耐燃的特性,如耐燃腈纶就是其中之一,它的纤维中含碳量达到60%左右。它遇火不但不燃烧,而且形状不变。

不会燃烧的合成纤维用途极广,能用来做工作服、防火服、防火帘,以及建筑物中的种种织物。有些不燃纤维不但耐热性好,强度高,还有良好的绝缘性能,它们可以用于一些尖端技术中,如制造火箭外壳和导弹的圆锥形喷嘴等等。

14.冬暖夏凉的衣服

长久以来,人们总是梦想着有一种衣服能够随着人体的需要而自动地调节温度,也就是说希望有一种真正的冬暖夏凉的衣料问世。愿望终于实现了,自动控温衣服为什么能调温?

现在这种衣料是由科学家创制出来一种名为聚乙烯乙二醇的可塑性固体物质。它的分子结构可随温度的变化而变化。即在温度高时变得柔软起来,这时它就会吸收热量。而当温度降低,就会凝固起来,这时它就会放出热量。这样,人们穿着含有这种自动温控衣料制成的衣服,就会有冬暖夏凉的感觉。当气温降低,它就把热量供给人体,而当气温升高,它又会吸收人体的热量,使人感到十分舒服。

还有一种能使人体感到冬暖夏凉的衣服。它是在织物内放入了一层特殊的胶片,能把低于15℃、高于25℃的气温拒之于衣服之外,就是说,它只容许15~25℃的气温透过衣服,而这正是人体感到最舒服的温度范围。这样,衣服也就成为冬暖夏凉的了。

15.美观、漂亮、实惠的衣服

家具涂上油漆,就像人穿上衣服一样,既美观,又有保护作用。那么涂料有哪些种类呢?

我国的特产桐油是一种质地优良的油漆。桐油中的桐酸接触空气时,受氧气的作用,分子间发生聚合反应,形成固体的膜。由于天然油漆原料的紧缺,现在使用的油漆大多是采用合成原料制作的。

一种人工合成的高分子化合物--醇酸树脂,是当今众多油漆中的主角。醇酸树脂是固体,制造油漆时把它溶解在一些有机溶剂中。把这种溶液喷涂在物体上后,溶剂逐渐挥发,树脂就形成了一层均匀致密的保护膜。硝化纤维溶解在有机溶剂中配成的漆叫硝基漆,它的优点是干得很快,而且表面光滑。

油漆中添加各种颜色的涂料,叫调合漆,它可以遮盖物体表面原有的颜色和缺陷。不加颜料而直接使用的叫清漆,它可以保持木料原有的天然花纹,又罩上一层光洁的外衣。清漆中加铝粉(俗称银粉),用来涂暖气片、煤气管道等,具有耐热、导热性好的优点。电机和无线电线圈的漆包线,涂上薄薄的一层绝缘体,就能保证紧靠在一起的铜线不漏电。

像油漆这类涂布在物体表面起美化和保护作用的物质称为涂料。涂料的品种很多,水基涂料不采用容易污染环境的有机溶剂,而是用水调合或乳化制成的;粉末涂料则不借助于任何溶料,把涂料粉末直接喷在热的金属表面,粉末受热熔化,冷却后就结成薄膜。具有特殊隔热能力的涂料用于导弹与火箭的外壳,可保护金属不致熔化。

16.可防死亡的衣服

前几年某国家的一个核电站的反应堆发生了严重的泄漏事故,结果不仅污染了环境,而且工作人员了也受到了严重的核辐射而伤亡。这说明在核电站发生事故时,防护服是多么的重要。为什么先进的防护服能抵抗核辐射的侵害?

各国科学家们一向重视防护服的设计,他们运用了最先进的科技成果来实现他们的宿愿。

有一种最新的防护服已经制造出来了,它把工作人员密封在它里面,不但能抵抗外界恶劣条件的侵害,而且能保证工作人员在短时间里生理上的需要。它共分4层,最内层是一套用亚麻布制成的连衣衫裤,表面固定着密密的柔软的细管,冷却液在里面流过,以保持18~20℃的温度。第二层是一套布料的带帽连衣衫裤,它起到隔热作用,帽中装有同外界联络的通信设备的头盔。第三层里装有可供80分钟氧气的设备。最外面一层则用耐高温、耐腐蚀和防辐射、防毒气的特种合成橡胶制成。头盔上装有镶着透明的防辐射玻璃的望孔。

穿上这种先进的防护服,可以防止辐射的侵害,可以使工作人员在150℃温度下和不深的沸水中工作,可以同温度高达 300℃的物体接触而不致受伤。

17.雪花飘飞漫天舞

雪花飘飘,轻歌漫舞,白雪皑皑,圣洁壮观。你知道积雪不仅美,积雪也是一种能源吗?

能源专家发现,雪蕴藏着巨大的能量。不过,它和别的能源不同,释放的不是热能,而是冷能。所以,人们根据它的”才能“,将积雪用于发电、空调和储藏粮食。例如,美国普林斯顿大学的科学们将5000吨雪保存到夏天,以雪特有的冷能作为高楼、大厦的空调能源;国外有的农业试验场在库房周围堆起厚厚的积雪,使蔬菜、谷物保存数月之久。

不久前,科学家已研制出利用积雪发电的独特设备。试验表明,积雪发电的潜力是很大的。

雪资源极其丰富,世界上有1/3的国家属于多雪地区。我国北方地区拥有充足的雪资源。东北和新疆北部是降雪天数最多的地区,每年都在90天以上。而阿尔泰和兴安岭山区以及黑龙江北部,积雪期在150天以上,某些地区的积雪厚度超过50厘米。有关专家预言,积雪发电将使遍布全球的茫茫雪海、冰川雪山变成人类的新燃料。

18.潮涨潮落,势如破竹

你到海边看过潮水的涨落吗?涨潮时,海水汹涌澎湃,”涛似连山喷雪来“;退潮时,海水一涌而去,”横扫千军如卷席“.潮汐和波浪也是能源,为什么?

潮汐蕴藏着巨大的能量,人们称它为潮汐能。据估计,全世界的潮汐能约有10亿多千瓦。我国海岸线长达18000多千米,潮汐能至少有 3000万千瓦,年发电量在1000亿度以上,相当于建成后的7个葛洲坝水电站。

在汹涌波涛的海洋中也蕴藏着巨大的能量,海浪可以轻而易举地把十几吨重的巨石抛向20米的高空;也能将万吨海轮突然甩到岸上。海浪对海岸的冲击力每平方米高达200~ 300千米,大的甚至可达600千米。

据海洋学家计算,每平方公里海面上的滚滚波涛大约蕴藏着20万千瓦的能量。地球上海洋总面积达 3.6亿平方公里,它们所蕴藏的波浪能也就可想而知了。当然,并不是所有海面上的波浪都能开发利用。据估算,全世界可供利用的波浪能约为100亿千瓦。

19.硬碰硬的奥秘

金刚石是世界上最硬的物质,可用它作刀刃加工各种零部件。然而要在金刚石上加工出细孔来,用什么方法呢,随着能源科技的发展可用超声波完成这个任务。超声波为什么能在金刚钻上加工出细孔来?

什么是超声波呢?顾名思议,它是频率比声波高的弹性波。它的振动频率每秒超过2万次。由于它波长短、频率高,所以具有较强的集束发射性能。这一特性就可用来进行机械加工。

单纯的超声弹性波是不能加工的,必须加上一些超声能量的承载物,才能进行加工。这种能量承载物就是磨粒。细小的磨粒在超声波能量的作用下,以极高的速度冲击加工表面,表面材料在磨粒冲击下,逐步被磨损,而达到加工目的。这就是超声波加工的原理。

那么怎么样才能加工出不同形状的孔来呢?这是由固定的超声振动头下端的工具横截面形状决定的。因为振动头作超声振动时,只有工具横截面下面的磨料承载超声能量,对工作表面材料作高速冲击,所以在被加工表面上也必然打出与工具横截面形状相同的孔来,如三角形、星形等非圆形孔。同时,也可以用来加工金刚钻模上或硬质合金喷嘴上的细孔(0.1~0.15毫米)。这在一般机械加工方法中,是难做到的。

20.小细菌大成就

细菌是一类有完整细胞结构的微生物。它个体很小,有的直径不到0.1微米,大的也只有几微米,要用显微镜才能看到。小小的细菌为什么成了冶金业的”抢手货“?

细菌冶金,是现代工业发展中的一项新技术,已为许多国家所采用。因为它可以用最低的动力消耗,从贫矿或副产品中提炼出金属来。

科学家对一些细菌进行试验,发现它们能”吃“镁、锰、铁、铜、钴和镍等金属元素。如将细菌吹入低品质的铜矿石中,细菌在那里会产生一种酶,把矿石中的盐吃掉,剩下的几乎是纯净的铜了。人们用这种方法可以获得大量的铜。铀是原子能工业的主要原料,许多国家建立了细菌提铀工厂,代替天然的露天矿石提铀。人们还成功地利用链霉菌、放线菌从海水中提取铀。

随着生物遗传工程学的发展,细菌冶金的前景广阔。人们正在设想按照自己的需要,来培育出各种有特殊用途的细菌。例如,科学家正在培育一种对黄金、白金等贵重金属有特殊亲和力的新菌种,一旦成功,就能化废为宝,从废物、海水中回收这些金属。再如,目前大多数细菌只能富集钾,如果能获得一种可富集钠和镁的细菌,这就将大大简化海水和盐水淡化的工序。

21.燃料王国的”王子“

汽车、火车、飞机等现代交通工具都离不开燃料,说起燃料,会自然而然地想起煤、石油、天燃气等,那么,最理想的燃料是什么?

汽车、飞机等现代交通工具都用汽油作动力燃料,可是汽油在内燃机里并不能完全燃烧,而且燃烧之后产生的有害废气又严重地污染大气。科学家经过长期研究,认为氢才是一种最理想的燃料。

水是氢的”仓库“,用电解的方法,可以把水中的氢和氧分离出来。如果把氢和氧重新混合燃烧,就会产生3000℃的高温。燃烧后生成的水对人类也不会产生污染,所以氢是最清洁的燃料。

氢又是热效率最高的燃料。同汽油相比,重量相等的氢在燃烧后产生的能量多,氢气在空气中燃烧的速度比汽油要快十倍以上。

以氢气作为燃料的最大困难是它不易贮存。氢在零下259℃以下才能变成固体。液态氢必须保存在零下253℃低温中,稍微提高一点温度,就会沸腾,到零下239.9℃,液态氢极易挥发和汽化。科学家已经想出了不少贮存的办法,但要把它变成汽车和飞机的燃料,仍有不少困难。

科学家还在考虑另一种比普通氢更好的燃料,它是氢的孪生兄弟--重氢,学名叫氘。从水中电解出来的氢有万分之二是氘。每50吨水可电解产生5吨氢,其中有1公斤是氘,它在发生核反应时,能产生1.8亿千瓦的能量,相当于10公斤铀或2万吨煤所产生的能量。假如人工能够控制氘的核反应,那么氘便是取之不尽用之不竭的永久性能源。

22.烈火熊熊,大义凛然

在我国,火灾时有发生,造成了重大的经济损失。火神降临时,大楼也经不住烈火烧炼,在很短的时间内即变软塌落。现在有了防火钢铁结构,你知道钢铁结构是怎样防火的吗?

以前,我国没有生产防火涂料,不得不花费大量外汇到国外购买。1985年,我国科技人员经过无数次实验、论证,终于开发出了一种钢结构防火隔热涂料,填补了我国防火涂料生产的空白。钢构件表面涂上这种涂料后,经大火猛烧2~3小时,钢构件也不会变形。

1989年3月1日,这种防火涂料经受了一次严峻的考验:中国国际贸易中心发生了一场意外火灾,B区宴会厅中堆积的1000多立方米保温材料被烧成灰烬,混凝土楼板被烧蚀50多毫米,而屋顶18米跨度的钢梁却丝毫没有变形,经过3小时的大火,连外层防锈漆的颜色都未改变。其奥妙在哪儿呢?原来,建筑工人给钢结构涂上防火材料,穿上了一件”防火衣“.

23.奇妙的造油家

科学家已经找到了能够制造石油的办法。不过,这些”制造“石油的东西,不是植物,也不是机器,而是肉眼看不见的细菌。

这些细菌的组织结构里,几乎80%是含油物质。在电子显微镜下,它们就像一个个的塑料口袋,里面装满了油。

要问这些细菌”吃“什么东西来”制造“石油呢?说出来你一定会大吃一惊。它们”吃“的是到处都有的二氧化碳。

根据细菌的这个本领,科学家建造了人工湖,把细菌”放养“到水里,水里溶解有足够的二氧化碳,可供它们食用。用不了多久,细菌就会成千上万倍地繁殖。培养出的细菌,可用过滤器收集,送到专门的炼油厂炼出原油。

你知道科学家们这一灵感的来源吗?原来是从植物油的储油罐原理得来的。这样一来,通过细菌造油、油就能”生“出新的如同植物生长一样。

24.免费用电不是梦

光合作用是使生物生存的主要因素,科学家通过把菠菜的叶绿素取出来,和鸡蛋黄中的卵磷脂混合,然后涂在透明的氧化锡晶体上,放在阳光下照射,居然发出了电!

于是,科学家大胆地设想,如果在每家的屋顶上涂上一层叶绿素涂层,岂不是一年四季都能利用”植物发电厂“来供电吗?现在,科学家已经利用光合作用制成了电池,相信不远的将来,”植物发电厂“就会在你家的屋顶上默默地为你的电视、冰箱等提供电力了。到那时,你再也不会担心电费的高额了,因为运用这种办法,免费用电并不是不可能的。

25.树上也能采石油

我们都知道树上可以采植物果实,难道石油这种东西也能从树上采下来吗?

我们先来分析一下什么是石油,石油实际上是一种碳氢化合物,它是古代生物变成的。一般绿色植物经过光合作用,生成碳水化合物。有些植物光合作用进行得很彻底,就可能生成碳氢化合物。

地底下或海底下的石油是几百万年前沉积在地底的生物残骸,在微生物的作用下腐烂,经泥沙覆盖加压加温而形成的。这样形成的石油量有限。

既然石油就是碳氢化合物,有的绿色植物经光合作用也可以生成。那么,只要找到这种植物,就可以种植这种植物,不断收获石油了。

科学家陆续找到许多”石油树“,如产于北美、南美、西欧、俄罗斯和非洲的灌木--含油大戟,1公顷可年产25桶石油。我国科学家在海南岛找到一种油楠树,产油成分类似苦配巴,每棵可年产近50千克的柴油。

26.天然生成的好清洁

天然气是天然产生的燃气。天然气的形成与石油相似,所不同的是:石油是液体,天然气是气体。通常天然气存在于石灰岩、砂岩或其他有孔岩石中,上面有多层的实心岩覆盖着。常常在油层里也会发现天然气。

天然气的开采也和石油一样,必须靠钻孔技术,采出的天然气经过特殊处理后,再通过管道送往用户。在温度低于162℃时,天燃气也能变成液体储存起来,等到温度升高后又变回气体。

和煤、石油一样,天然气的用途很多。而且在使用上更清洁、方便。因此,天然气最适于用做家庭燃料。

27.太阳里面找”懒汉“