一个细菌经过20分钟左右就可一分为二;一根葡萄枝切成十段就可能变成十株葡萄;仙人掌切成几块,每块落地就生根;一株草莓依靠它沿地“爬走”的匍匐茎,一年内就能长出数百株草莓苗……凡此种种,都是生物靠自身的一分为二或自身的一小部分的扩大来繁衍后代,这就是无xìng繁殖。无xìng繁殖的英文名称是“e”,音译为“克隆”。如今,克隆是指利用生物技术,由无xìng生殖产生与原个体有完全相同基因组的后代的过程。 在1997年2月英国罗斯林研究所维尔穆特博士科研组公布克隆羊“多莉”培育成功之前,胚胎细胞核移植技术已经有了很大的发展。实际上,“多莉”的克隆在核移植技术上沿袭了胚胎细胞核移植的全部过程,但这并不能减低“多莉”的重大意义,因为它是世界上第一例经体细胞核移植出生的动物,是克隆技术领域研究的巨大突破。这一巨大进展意味着同植物细胞一样,分化了的动物细胞核也具有全能xìng,在分化过程中细胞核中的遗传物质没有产生不可逆的变化。利用体细胞进行动物克隆的技术是可行的,这为大规模复制动物优良品种和生产转基因动物提供了有效方法。 克隆羊“多莉”的诞生在全世界掀起了克隆研究热潮。1997年3月,即“多莉”诞生后1个月,美国、中国台湾和澳大利亚科学家分别发表了他们成功克隆猴子、猪和牛的消息。同年7月,罗斯林研究所和**L公司宣布,用基因改造过的胎儿的纤维细胞克隆出世界上第一头带有人类基因的转基因绵羊“波莉”(Polly)。这一成果显示了克隆技术在培育转基因动物方面的巨大应用价值。1998年7月,美国夏威夷大学宣布,用小鼠卵丘细胞克隆了27只成活小鼠,其中7只是由克隆小鼠再次克隆的后代,这是继“多莉”以后的第二批哺rǔ动物体细胞核移植后代。 克隆羊多莉科学家们在不同物种间进行细胞核移植实验也取得了可喜的成果年1月,美国威斯康星—麦迪逊大学的科学家们以牛的卵子为受体,成功克隆出猪、牛、羊、鼠和猕猴五种哺rǔ动物的胚胎。虽然这些胚胎都流产了,但它对异种克隆的可能xìng做了有益的尝试。1999年,美国科学家用牛卵子克隆出珍稀动物盘羊的胚胎;我国科学家也用兔卵子克隆了大熊猫的早期胚胎。 克隆技术被誉为“一座挖掘不尽的金矿”,它在生产实践上具有重要的意义,已展示出广阔的应用前景。当今世界人口在增长,土地在锐减,迫使人们不得不想办法提高作物的单位面积产量。人们利用“克隆”技术可以培育出大量具有抗旱、抗倒伏、抗病虫害的优质高产品种,大大提高了粮食产量。如果将克隆技术在农业中推广,将有效解决人类的吃饭问题。过去人们培养一个优良畜种,需要数代杂jiāo选种,而且变异和退化时常威胁品质的稳定。利用体细胞克隆技术,这一世纪难题就迎刃而解。如用一头高产nǎi牛作供体,就可以克隆出十头、百头甚至千头、万头同样高产的nǎi牛。 很多吞噬人类健康的疾病的根源用现代医学还无法查出。科学家们把体细胞中可能与疾病有关的“嫌疑”基因,导入实验动物基因中,然后克隆出一批转基因的实验动物。由于人与动物的疾病发生机理有很多相似之处,如果导入的嫌疑基因在动物身上发病,就证明那一基因是“肇事元凶”。 在当代,医生几乎能在所有人类器官和组织上施行移植手术。但就科学技术而言,****中的排斥反应仍是最难解决的问题。排斥反应的原因是组织不配型导致相容xìng差。利用克隆技术培育人体器官则绝对没有排斥反应之虑,因为二者基因相配,组织也相配。猪的一些器官与人类器官在功能、大小、结构上较接近,比如心脏,所以克隆猪被认为是研究异种****、构建人类疾病模型的理想材料。科学家们通过克隆猪进而培植可供移植给人类的器官,这将解决全球可供移植的人体器官极为短缺的问题。人们还通过“克隆”技术生产出治疗糖尿病的胰岛素、使侏儒症患者重新长高的生长激素和能抗多种病dú感染的干扰素。 克隆牛 从血yè中提取的蛋白yào物,成本高,价格昂贵,而且有些血yè制品中可能隐匿有艾滋病、乙肝等病dú,这使人们在使用这些yào物进行医疗的同时又有被传染的危险。如果大量克隆具有特殊yào用价值的基因动物,就可以利用这种动物的血yè和**,生产具有特殊效用的蛋白yào物,既提高效率,又可在安全问题上高枕无忧。 每年,地球上都有许多物种灭绝。克隆绵羊多莉的诞生,为我们开辟了一条保护濒危动物的途径。即使在自然jiāo配成功率很低的情况下,科研人员也可以从濒危珍稀动物个体身上选择适当的体细胞进行无xìng繁殖,达到有效保护这些物种的目的。从生物学的角度看,这也是克隆技术最有价值的地方之一。 克隆器官将造福人类 20世纪,****已取得重大成就,但人类现在所进行的****都是从他人身上取下来移到病人身上,可供移植的器官数量总是满足不了等待做移植手术者的需要,而且能提供的器官来源也很紧缺,大部分病人等待****的过程痛苦而漫长。同时,机体组织的排异xìng仍未被攻克,病人往往要花上为数不少的yào费来克服免疫排斥问题。 21世纪,人类将迎来人体器官更换的新时代,克隆技术将为更多的患者带来福祉。克隆技术可利用病人的体细胞(如一点皮肤细胞)逆向克隆出病人的胚胎细胞,当发育到囊胚期取出胚胎干细胞,在体外诱导成病人所需的组织细胞,用于以治疗为目的的治疗xìng克隆。目前,动物实验已经把小鼠的胚胎干细胞诱导成有功能的心肌细胞、神经细胞、胰岛细胞,并成功地完成了治疗相关疾病的动物模型。 在美国,每年可用于心脏移植手术的心脏才2 000多个,而需要做手术的有5万多人。这意味着每年有近5万人因 为没有可供移植的心脏而死去。于是,科学家们设想出了用人类自己的细胞,克隆出各种器官,以满足****的需要的方法。2003年5月24日,美国***大学宣布,他们将历时10年,完成在实验室培植人类心脏的计划。培植人类心脏的材料取自病人的细胞。这个被称为“小阿波罗计划”的计划完成后,全世界每年将有成百万心脏病患者获得新生。 目前,全世界很多实验室在开展克隆人体器官的研究,正在实验室中培植的人体器官,有心脏、肝脏、胰腺、rǔ房、皮肤、骨骼等。其中,由实验室培育的克隆xiōng骨、克隆血管、克隆皮肤和克隆神经组织正在进入人体实验阶段。 科学家们推测,在未来10年至20年内,克隆人体器官将成为一个产业。到那时,人体无论哪个器官出现问题,换一个新的器官就可治愈。这在人类的文明史上,会成为一个里程碑式的进步。 从解冻老鼠到复活猛犸象 据报道,日本科学家于2008年末成功地进行了一次克隆实验,使得一只死亡并冷冻长达16年的老鼠“复活”。这是科学家们首次成功克隆存放如此长时间的冷冻动物,这一技术未来将有望使得猛犸象和剑齿虎等早已灭绝的动物重新复活。 日本神户发育生物学研究中心的科学家们完成了冷冻死亡老鼠的克隆实验,并成功使得一只已死亡并冷藏了16年的老鼠产生新的生命。科学家们宣称他们的研究成果将能够造福人类,还可以让一些早已灭绝的动物,比如猛犸象和剑齿虎等复活。但克隆实验却受到了一些社会学家的批评与指责,实验结果令他们惶惶不安。批评者认为,随着这一实验的成功,人类克隆已近在咫尺,也许只是时间问题。如果有人愿意将死亡的亲戚复活,就可以把其尸体冰冻储藏起来以待克隆。这将可能导致产生一个恐怖的新行业——克隆行业。人们只要把遗体冰冻起来,就有希望有朝一日通过克隆复活。 如果能通过克隆技术成功复活猛犸象等已经在地球上灭绝的动物,对于拯救濒危动物是一大突破xìng进展。澳大利亚的一个研究小组已经着手研究克隆已灭绝的塔斯马尼亚虎;美国的一个研究小组已经开始尝试复活5年前灭绝的一种野生白山羊。在所有复活计划中,人们最关注的恐怕是恐龙的复活了。从理论上讲,恐龙是不可能复活的。因为经过六千多万年的时间,恐龙的基因都被分解了。科学界对再造猛犸象的计划褒贬不一。赞成者认为这是一次大胆的挑战,如果成功,将把生物技术向前推进一大步。而反对者认为,从生物学的角度讲,复活猛犸象并不具备特别的意义,因为它在生物进化链上的地位已经很清楚。还有人提出,根据达尔文“物竞天择。适者生存”的进化论,物种灭绝是自然现象;人为干涉生物界的自然淘汰,违背了自然规律。 自克隆羊多莉诞生之后,科学家就一直希望能利用这种技术克隆出已经濒临灭绝的哺rǔ动物,但是用克隆技术挽救濒危动物面临着很多难题。首先,现有的克隆技术往往需要很多该动物的卵细胞,而与之相矛盾的是,越是稀有的动物,其卵细胞也就难以得到。多莉就有3个妈妈:一个提供rǔ腺细胞,一个提供未受精卵,一个负责将胚胎抚养成小羊羔。虽然科学家们已经在异种克隆方面做了很多工作。但是无法从初期实验的顺利进展中推断是否能最终获得圆满的结果,迄今为止还未成功通过这种方法复制动物。 克 隆 人 克隆技术不需要**和卵子的结合,只需从动物身上提取一个单细胞,用人工的方法将其培养成胚胎,再将胚胎植入雌xìng动物体内,就可孕育出新的个体。这种以单细胞培养出来的克隆动物,具有与单细胞供体完全相同的特征,是单细胞供体的“复制品”。克隆技术的成功,被人们称为“历史xìng的事件,科学的创举”。有人甚至认为,克隆技术可以同当年原子弹的问世相提并论。 在理论上,利用克隆动物的方法,人们同样可以复制“克隆人”,这意味着,以往科幻小说中的**狂人克隆自己的想法是完全可以实现的。而且,即使是用于“复制”普通的人,也会带来一系列的lún理道德问题。因此,克隆羊“多莉”的诞生在世界各国科学界、政界及至宗教界都引起了强烈反响,并引发了一场由克隆人所衍生的道德问题的讨论。 继2000年一些组织和个人“遮遮掩掩”地提出克隆人类的试验后,美国先进细胞技术公司2001年11月25日宣布首次利用克隆技术培育出人类早期胚胎。目前科学界把对人体的克隆分为治疗xìng克隆和生殖xìng克隆。科学界和lún理界对治疗xìng克隆普遍支持。但生殖xìng克隆,即克隆完整的人则遭到很大的抵制。究其原因主要是因为目前的克隆技术相对粗糙,克隆人的质量难以保障。克隆人是单xìng生殖,从进化论的角度看,是一个粗糙的过程。克隆羊多莉的成功率是1/227,而克隆人的成功率乐观估计也只有2%—3%。而且克隆生物个体易产生畸形、死胎、流产、胎儿过大、早衰等情况。 医学家提出,从生物多样xìng上来说,克隆将减少遗传变异,提高了疾病传染的风险。通过克隆产生的个体具有同样的遗传基因,同样的疾病敏感xìng,一种疾病就可以毁灭整个由克隆产生的群体,这对人类的生存是不利的。克隆技术的使用将使人们倾向于大量繁殖现有种群中最有利用价值的个体,而不是按自然规律促进整个种群的优胜劣汰,从而干扰了自然进化过程。 社会学家一致强调,从社会的角度看,作为社会主体的人类是不能随意制造的,否则生命将不会受到尊重,而且可能随意毁坏生命。况且,克隆人与真实的人完全不同,基因编码可以复制,但真实的人格和情感无法克隆。克隆会使人的不可重复xìng和不可替代xìng的个xìng规定,因大量复制而丧失了唯一xìng,丧失了自我及其个xìng特征的自然基础和生物学前提。 lún理学家尤其强烈地反对克隆人工程, 他们认为克隆人还将对现有的社会关系、家庭结构造成巨大冲击。另外,克隆人的身份难以认定,使人lún关系发生模糊、混乱乃至颠倒,进而冲击传统的家庭观以及权利与义务观。克隆人还可能因自己的特殊身份而产生心理缺陷,形成新的社会问题。 现今支持克隆人的一个观点是,克隆人可以解决无法生育的问题。但也有反对者马上提出:一个没有生育能力的人,克隆的下一代还会没有生育能力。被克隆的人虽然很优秀,但克隆出的人除血型、相貌、指纹、基因和本人一样克隆人的争论登上《时代周刊》外,其xìng格、行为可能完全不同。在克隆人研究中,如果出现异常,有缺陷的克隆人不能像克隆的动物一样被随意处理掉,这也是一个问题。因此在目前的环境下,不仅是观念、制度,包括整个社会结构都不知道怎么来接纳克隆人。尽管如此,克隆技术的巨大理论意义和实用价值还一直促使科学家们加快研究的步伐——克隆技术犹如原子能技术,是一把双刃剑,而剑柄掌握在人类手中。 2001年11月,美国先进细胞技术公司宣布,该公司首次用克隆技术培育出了人体胚胎细胞。这一消息在世界各地引起轩然**,反对之声此起彼伏。 虽然该公司称他们的目的不是克隆人,而是利用克隆技术治疗疾病,但还是遭到众多批评。当时的美国总统布什表示,百分之百反对任何形式的人类克隆。美国国会参议员则称,将会很快通过法案禁止所有克隆人研究。巴西、德国、意大利等国和欧盟的发言人也均对此发表反对意见,认为科学研究不应超过lún理界限,有必要加强立法。 不过,美国参议院多数党领袖迭施勒的态度比较中立,他建议国会应该把生殖xìng的克隆实验和治疗xìng的克隆区分开来。 世界上第一头克隆羊“多莉”的创造者之一维尔穆特赞同这一建议。维尔穆特一直反对克隆人,他认为,先进技术细胞公司更可能是出于商业目的,而不是技术上的考虑,从科学成就上来说,他们取得的不过是个小突破。 在科学界内,不少生物学家对这一做法则嗤之以鼻,认为这一实验结果没有科学意义,而且是对生物lún理的严重挑衅。法国国家动物克隆专家让·保罗·勒纳尔表示,先进细胞技术公司所使用的方法,实际上就是克隆多莉羊的方法,而且美国科学家仅获得含有6个细胞的人类早期胚胎远不能满足需要。 美国生物lún理学家麦吉博士甚至怀疑先进细胞技术公司宣布的真实xìng,因为实验的很多细节还没有公开。 纳米技术 纳1米(符号为nm),也称毫微米,就是十亿分之一米,即百万分之一毫米。与厘米、分米和米一样,纳米也是长度的度量单位。1纳米相当于4倍原子大小,万分之一头发粗细——形象地讲,一纳米的物体放到乒乓球上,就像一个乒乓球放在地球上一般。一般情况下,当固体或纤维小于100nm时,即达到了纳米尺寸,即可称为所谓“纳米材料”。 纳米材料具有传统材料所不具备的奇异或反常的物理、化学特xìng,如原本导电的铜到某一纳米级界限就不导电,原来绝缘的二氧化硅、晶体等,在某一纳米级界限时开始导电。科学家们在研究物质构成的过程中,发现在纳米尺度下分离出的物质,显著地表现出许多新的特xìng,而利用这些特xìng制造具有特定功能设备的技术,就称为纳米技术(nanoteology)。 经过科学家的研究和努力,“纳米”已不再是冷冰冰的科学词语,纳米技术已走出实验室,渗透到人们的衣、食、住、行中,悄悄地改变、影响着人们的生活。 传统的涂料耐洗刷xìng差,涂刷一段时间后墙壁就会变得斑驳陆离。现在有了加入纳米技术的新型油漆,不但耐洗刷xìng比传统材料提高了十多倍,而且有机挥发物极低,无dú无害无异味,有效解决了建筑物密封xìng增强、有害虫气体不能尽快排出的问题。 人体长期受电磁波、紫外线照shè,会导致各种发病率增加或影响正常生育。现在,加入纳米技术的高效防辐shè服装——高科技电脑工作装和孕fù装已经问世。科技人员将纳米大小的抗辐shè物质掺入到纤维中,制成了可阻隔95%以上紫外线或电磁波辐shè的“纳米服装”,而且不挥发、不溶水,持久保持防辐shè能力。同样,化纤布料制成的衣服因摩擦容易产生静电,在生产时加入少量的金属纳米微粒,就可以摆脱烦人的静电现象。 白色污染也遭遇到“纳米”的有力挑战。科学家将可降解的淀粉和不可降解的塑料通过特殊研制的设备粉碎至“纳米级”后,进行物理结合。用这种新型原料,可生产出100%降解的农用地膜、一次xìng餐具、各种包装袋等类似产品。专家评价说,这是彻底解决白色污染问题的实质xìng突破。 以纳米技术制造的电子器件,其xìng能大大优于传统的电子器件。纳米电子器件的工作速度是硅器件的1 000倍,因而可使产品xìng能大幅度提高。而纳米电子器件的功耗仅为硅器件的1/1 000。在一张不足巴掌大的5英寸光盘上,至少可以存储30个北京图书馆的全部藏书。纳米材料体积小、重量轻,可使各类电子产品体积和重量大为减小。 纳米金属颗粒易燃易bào,几个纳米的金属铜颗粒或金属铝颗粒,一遇到空气就会产生激烈的燃烧,发生bàozhà。因此,纳米金属颗粒的粉体可用来做成烈xìngzhàyào,做成火箭的固体燃料还可产生更大的推力。用纳米金属颗粒粉体做催化剂,可以加快化学反应速率,大大提高化工合成的产出率。 纳米金属块体耐压耐拉,将金属纳米颗粒粉体制成块状金属材料,强度比一般金属高十几倍,又可拉伸几十倍。用来制造飞机、汽车、轮船,重量可减小到原来的十分之一。 纳米陶瓷刚柔并济,用纳米颗粒粉末制成的纳米陶瓷具有塑xìng,为陶瓷业带来了一场革命。将纳米陶瓷应用到发动机上,发动机摩擦系数大幅下降,散热能力加强的同时,延长了发动机 的使用寿命,而且还能减少污染物的排放,是新一代绿色产品。 纳米氧化物材料五颜六色,纳米氧化物颗粒在光的照shè下或在电场作用下能迅速改变颜色。用它做士兵防护激光qiāng的眼镜非常适合。将纳米氧化物材料做成广告板,在电、光的作用下,效果会更加绚丽多彩。 纳米半导体材料可以发出各种颜色的光,可以做成小型的激光光源,还可将吸收的太阳光中的光能变成电能。用它制成的太阳能汽车、太阳能住宅有巨大的环保价值。用纳米半导体做成的各种传感器,可以灵敏地检测温度、湿度和大气成分的变化,在监控汽车尾气和保护大气环境上将得到广泛应用。 国际纳米教育展会用纳米yào物治病救人时,把yào物与磁xìng纳米颗粒相结合,服用后,这些纳米yào物颗粒可以自由地在血管和人体组织内运动。再在人体外部施加磁场加以导引,使yào物集中到患病的组织中,yào物治疗的效果会大大提高。同时还可利用纳米yào物颗粒定向阻断毛细血管,“饿”死癌细胞。纳米颗粒还可用于人体的细胞分离,也可以用来携带DNA治疗基因缺陷症。目前已经用磁xìng纳米颗粒成功地分离了动物的癌细胞和正常细胞,并在治疗人的骨髓疾病的临床实验上获得成功。 在纳米的世界中,人们按照自己的意愿,自由地剪裁、构筑材料,这一技术被称为纳米加工技术。纳米加工技术可以使不同材质的材料集成在一起,它既具有芯片的功能,又可探测到电磁波(包括可见光、红外线和紫外线等)信号,同时还能完成电脑的指令,这就是纳米集成器件。将这种集成器件应用在卫星上,可以使卫星的重量、体积大大减小,发shè更容易,成本也更经济。 纳米技术大力发展的同时,其安全xìng问题也不可忽视。因为材料在变成纳米级过程中物理、化学xìng质发生变化,比常规物质更容易穿透各种屏障,甚至透过生物体的皮肤、细胞膜,进入组织器官内部。如果生产和使用过程中cāo作不当,纳米材料有可能污染环境、危害健康。有研究结果显示,部分人造纳米材料具有dúxìng,可能会引起氧化刺激、炎症反应、心肺血管系统及其他组织器官的损害。因此,在发展纳米技术的同时,必须同步开展其安全xìng研究,使其成为安全造福人类的新技术。 新型陶瓷 陶瓷有着古老的历史,早在公元前10世纪,人类就开始利用它制作生活用具。近年来,由于陶瓷纯度的不断提高和制造工艺的日臻完美,陶瓷又成为具有电磁功能、光学功能、热功能、机械功能及生物化学功能的新型材料,在各个领域中得到广泛的应用,堪称现代化的多面手。 韧xìng陶瓷 经过特殊工艺处理制成的韧xìng陶瓷,除了可以去掉普通陶瓷的脆xìng之外,还具有强度大、硬度高、不怕化学腐蚀等优点。因此,应用范围更加广泛。韧xìng陶瓷可以用来制作切菜刀、剪刀、螺丝刀、榔头、锯、斧头等日用工具,坚硬程度不亚于钢铁制品,而且不会带铁锈味和磁xìng,更适宜切各种生吃食物和熟食。 采用韧xìng陶瓷制造的发动机体积小、重量轻、热效率高,用同样的燃料可以使汽车多跑30%的路程,是一种有效的节能型发动机。 轻盈美观的陶瓷刀具,坚硬程度也不亚于钢铁制品压电陶瓷 压电陶瓷是一种具有能量转换功能的陶瓷,在机械力的作用下发生形变时,会引起表面带电。其带电强度的大小,可以和施加电场的强度成正比,也可以成反比。因此,能够在各个领域中得到广泛应用。 生物医学工程是压电陶瓷应用的重要领域。可以用它来制作探测人体信息的压电传感器和进行压电超声治疗。当压电陶瓷发出的超声波在人体内传输时,体内的不同组织对超声波有不同的发shè和透shè作用。反shè回来的超声波经压电陶瓷接收器转换成电信号并显示在屏幕上,据此就可以检查内脏组织的情况,判断是否发生病变。进入人体的超声波达到一定强度时,能使组织发热并轻微震动。这种作用可以对一些疾病起到治疗作用。 由于压电陶瓷的敏感xìng很强,能精确地测量出微弱的压力变化,人们用它来制造地震测量装置是非常适合的。地震波经过压电陶瓷的作用,可以感应出一定强度的电信号,并在屏幕上显示或以其他形式表现出来。同时,压电陶瓷还能够测定声波的传播方向。所以,用来测定和报告地震十分精确。 利用压电陶瓷制造的电子振dàng器和电子滤波器,频率稳定xìng好、精度高、使用寿命长,特别是在多路通信设备中能提高抗干扰xìng。用压电陶瓷可以制成声波探鱼仪,在水中能发出很强的声波并传至远距离之外,可以有效地探测鱼群的分布情况、规模、种类以及其他有关的资料,是捕捞作业的得力助手。 在现代军事作战中,压电陶瓷也可以发挥巨大的威力。在反坦克导弹上装上压电陶瓷元件会缩短引bào时间,增加引bào的精确xìng。当pào弹击中坦克时,陶瓷因受到压力而产生高电压,从而引燃zhàyào。压电陶瓷在非常强的机械冲击波的作用下,还可以将储存的能量在几十万分之一秒的瞬间里释放出来,产生的瞬间电流达10万安培以上的高压脉冲,用来进行原子武器的引bào十分理想。 低温陶瓷 低温陶瓷是一种在yè氮沸腾状态下制成的陶瓷制品,有着广泛的应用领域。低温陶瓷可以用于电脑,使运算速度大幅度提高,用于电视机可令图像更清晰,如果制作成录像机磁头,其寿命为普通磁头的5倍,所录制的影片的清晰度也很高。此外,在金属加工中,低温陶瓷还可以替代金刚石刀具来进行金属切削。用低温陶瓷制成的新型蓄电池,储电量可以比一般蓄电池高出许多倍。 新型蓄电池 陶瓷纸 淘瓷纸具有优异的透气xìng、吸湿xìng、耐磨xìng和耐热xìng,能够在急冷、巨热的情况下正常使用。同时,还具有良好的绝缘xìng、隔热xìng和耐腐蚀xìng能,现已为电子工业、材料工业以及自动化工程中不可缺少的材料。陶瓷纸的耐热温度高达1 200℃~ 1 600℃左右,可以作为高温机械的衬垫、填料,密封环、挡热板使用。波纹陶瓷纸浸满氯化锂之后,可以作为热jiāo换器中的热jiāo换片,能够在空调器生产中广泛采用。 利用陶瓷纸具有的强度高、耐磨好的特点,可以制作多种型号的研磨纸,既经久耐用,又可以减少对环境的污染,是新一代研磨材料。陶瓷纸还可以叠合起来,制成刹车片、摩擦片,用于汽车、机床工业中。利用陶瓷纸还可以制成半导体,特种电阻、电容、压电元件等多种电子元件及传感器、印刷电路板等。 用矾土、碳化硅陶瓷纸制成的玻璃钢制品,具有强度高、耐热xìng好等特点;用矾土硅酸盐陶瓷纸制成的滤膜,能够在高温下处理废气、废yè,是新一代过滤材料。此外,用陶瓷纸制成的绝缘带、扬声器、话筒及抗高温容器,也都具有新奇的功能,引起人们的极大关注。 多孔陶瓷 多孔陶瓷,又称为微孔陶瓷、泡沫陶瓷等,具有均匀分布的微孔,体积密度小,有着三维立体网络骨架结构且互相贯通的特点。多孔陶瓷在气体、yè体过滤、净化分离、化工催化载体、高级保温材料、生物植入材料、吸声减震和传感器材料等许多方面都有广泛的应用。 超导技术 1***年,荷兰科学家昂内斯用yè氦冷却水银,当温度下降到(相当于—269%℃)时发现水银的电阻完全消失了,出现了“零电阻”现象。由于没有一丝一毫的电阻,因而电量能从其中毫无阻碍的穿过,这种现象被称为超导电xìng。1933年,迈斯纳和奥克森菲尔德两位科学家发现,如果把物体放在低温磁场中冷却,在其电阻消失的同时,也开始排斥磁场,这种现象被称为抗磁xìng。零电阻和完全抗磁xìng是超导体具有的两个基本特xìng。 超导现象 具有超导xìng质的材料叫做超导材料。超导材料是当今新材料领域中一个十分重要的组成部分,超导材料的发现是20世纪物理学的一项重大成就。由于物体电阻的消除,使能量可以在穿过其中时不发生热损耗,电流可以毫无阻力地在导线中形成强大的电流,产生强大的磁场。超导材料的应用为人类展现出一个前景十分广阔的领域,并将会对人类社会发展产生深远的影响。经过科学家们数十年的努力,超导材料的磁电障碍已被跨越,下一个难关是消除温度障碍,寻求高温超导材料,即摆脱原有的低温冷却才能产生超导现象的束缚。 1973年,人们发现了超导合金——铌锗合金,其临界超导温度为(相当于—℃),该记录保持了13年。19**年,设在瑞士苏黎士的美国IBM公司的研究中心报道了一种氧化物具有35K的高温超导xìng,引起世界科学界的轰动。此后,科学家们争分夺秒地攻关,几乎每隔几天,就有新的研究成果出现。在19**—1987年的短短一年多的时间里,临界超导温度竟然提高了100K以上,这在材料发展史,乃至科技发展史上都堪称是一大奇迹。高温超导材料的不断问世,为超导材料从实验室走向应用铺平了道路。 自高温超导体被发现以来,超导体的研究取得巨大进展,使全世界经受了一次“科技冲击波”的冲击。高温超导体研究将为未来一代新技术应用描绘美好的蓝图。超导体在信息系统和兵器领域的应用前景十分激动人心;超导体在jiāo通领域越来越广泛的应用更加与人们息息相关;高温超导体为人类奉献大量能源的设想是人类长期以来的梦想。 利用超导材料制成的仪器可以探测很微弱的磁场,因而可侦察遥远的目标,如潜艇、坦克的活动。而超导体开关对某些辐shè非常敏感,可探测微弱的红外线辐shè,为军事指挥作出正确判断并提供直接的依据,为探测天外飞行器,如卫星或宇宙不明飞行物提供高灵敏度的信息。 使用超导材料制作计算机元件可使计算机的体积大大缩小,功耗显著降级,运用超导数据处理器可以使计算机获得高速处理能力,其速度是现有大型电子计算机运算速度的15倍。 用超导技术制成的核潜艇的超轻型推进系统能使核潜艇的速度和武器装载量增加一倍,而核潜艇的自身重量减小一半,可谓一举两得;火箭发shè的初期必须在发shè架上滑行,由于机械接触,速度越快,振动越激烈,容易损坏发shè架,因此必须限制火箭的发shè速度。而利用超导抗磁xìng产生的悬浮技术,使火箭通过电线圈沿轨道发shè,可以产生强大的电磁力,从而使火箭全速升空。 超导磁悬浮列车是人们最早想到的超导技术应用。20多年前人们就设想利用超导技术制造悬浮列车,实现铁路运输的高速化。现在中国、日本、德国、俄罗斯、英国、法国等国都已制造成功陆地上最快的jiāo通工具——超导悬浮列车,这种列车悬浮在超导“磁垫”路基上,时速高达400km—500km,如从北京到上海只要3个多小时。 已经投入使用的电动汽车由蓄电池组和电动机组成。由于蓄电池的储电能力有限,所以此类汽车一次行程较短。利用高温超导体可以极大减少蓄电池的功率损失,提高储电容量,增加供电能力。这样,电动汽车将可能风行世界,对减少大气污染和简化汽车结构,无疑将是十分有利的。 超导电车的设想是,将超导材料制成的超导电缆埋于道路表层,在电车底部安装若干个超导线圈,当电车沿道路行驶时,由于电磁感应使超导线圈产生感应电流,从而推动电车行进。这种既无架空线,又无轨道,且电力耗损极小的超导电车将极大扩展电车的使用范畴,特别是在高速公路上。利用超导技术设计的电磁推进船,完全改变了现有船舶的推进机构。电磁推进船既没有回转部分,又无需使用螺旋推进器,只需改变超导磁场的磁感应强度或电流强度,就可以变换船舶的航行速度。 此外用超导材料制成的超导发电机、超导变压器能极大地减少能源损耗,提高能源使用效率,可以在电力领域为人类提供更多的能源。 (本章完)
