化学使世界变得更加绚丽多彩

1、化学使世界变得更加绚丽多彩STM基本原理扫描穿隧显微术(Scanning Tunnelling Microscopy)是利用电子穿隧效应而发展出来的。如果两电极(一极为金属探针（一般为钨针），另一极为导电样品)相距很近，并在其间加上微小电压，则探针所在的位置便有穿隧电流产生。利用探针与样品表面的间距和穿隧电流有十分灵敏的关系，当探针以设定的高度扫描样品表面时，由于表面的高低变化，导致探针和样品表面的间距时大时小，穿隧电流值也随之改变。藉探针在样品表面上来回扫描，并记录在每一位置点上的穿遂电流值，便可得知样品表面原子排列的情形。因此，扫描穿隧显微镜是研究导电样品表面原子性质的有利工具。永不生锈的

2、内脏人工肾、肝、肺医学家们发现，造成人类死亡的病因，往往只是人体中的某一器官或某一部分组织患病，如心脏出了毛病，肺、肝或肾发生病变等， 而身体的其他器官是好的，还能继续工作；如果把这些生了病的器官换掉，生命不就可以延续了吗？事实正是这样。开始，医生是用其他人的器官给病人做更换手术。但随着这方面病人的增多，这种做法已不能满足需要了，人们便很自然地想到用人造的器官来代替人体的器官。现在，人体内的各种器官及骨骼都可实现人工制造了。人工肾是利用透析原理制成的，它是研究得最早而又最成熟的人造器官。人工肾实际上是一台“透析机”，血液里的排泄物（尿素、尿酸等小分子、离子）能透过人工肾里的半透膜，而血球、蛋白

3、质等半径大的有用物质都不能通过。目前，全世界靠移植人工肾存活的人已达十万以上。要制造高效微型适用的人工肾，关键在于研制出高选择性半透膜。目前研制的制膜材料有多种多样，它们主要是人工合成高分子化合物。制成的半透膜的形式也有多种多样，有的制成膜、有的制成空纤维状。这些膜在显微镜下观察，上面布满了微扎，扎的直径只有百万分之二到千分之三毫米。人工肾的研制成功挽救了千千万万肾功能裹竭的病人。现在人工肾已进入了第四代。第一代人工肾有近一间房屋大；第二代人工肾缩小到一张写字台那么大；第三代人工肾只有一个小手提箱那么大，病人背上它能行走自如；第四代人工肾是可以植入人体的小装置，应用起来更加便利。聚丙烯腈硅橡胶

4、是最常用的一种医用高分子化合物。它除了可作人工肾外，由于它有极高的可选择性，还可用它制成人工肝的渗透膜。它能够把血液里的毒物或排泄物，以及血液里过量的氨迅速地渗析出来。过量的氨是肝脏发病时氨基酸转化而成的。这种人工肝可以把肝昏迷病人血液里的毒素迅速排除出去，使病情很快缓解，从而拯救肝脏危重病人的生命。还可以用聚丙烯腈硅橡胶做成空心纤维管，然后用几万根这样的毛细管组织人工肺的“肺泡”，并和心脏相连，人工肺泡组织能够吸进氧气，呼出二氧化碳气，使红血球、白血球、蛋白质等有用物质留在体内，完全和肺的功能一样。这种人工肺已用于临床。在日本利用这种人工肺已使很多丧失肺功能的病人获得新生。据统计，全世界几乎

5、每10个人中就有一个人患关节炎。这种病不仅中老年人易得，青少年中也有相当多的人患有这种病。目前的各种药物对关节炎还不能根治，最理想的办法就是像调换机器上的零件那样，用人造关节将人体上患病关节换下来。科学家们经过大量的研究和实验，最后采用金属作骨架，再在外面包上一种特殊的“超聚乙烯”，这种医用高分子材料弹性适中，耐磨性好。在摩擦时还有自动润滑效果。它有类似软骨那样的特性，移植到人体的效果非常好。随着生物化学的发展，人工器官的研制取得了突破性进展，“克隆技术”、“干细胞研究”，为人工器官安全普遍的应用提供了可能。勾践古剑相传春秋战国末期有一个著名的相剑家，他看到越王勾践所藏的宝剑时大为震惊，称之为

6、无价之宝。但是，越王勾践剑后来失传了。1965年，在湖北省发掘楚墓时发现了两把寒光闪闪的宝剑，其中一把剑的剑身上铸有"越王勾践自作用剑"八个字。这两把宝剑在地下埋藏了两千多年，至今依然光彩夺目，非常锋利，毫无锈蚀，真可谓是无价之宝。勾践剑在国外展出时产生了很大的轰动，世界各地的青铜器考古专家都竞相赞叹，中国在两千多年前就能制造出如此高级的宝剑，真是了不起。这两把珍贵的宝剑在地下埋藏了两千多年，当它们重见天日的时候，为什么还是那么锋芒毕露呢？这些古剑的成分是青铜，即铜和锡的合金。炼剑的合金成分十分重要，纯铜很软，不能做兵器，可是铜中加锡多了虽然硬，但变脆，一击就断。要做到既坚

7、韧又锋利，非得研究铜锡的合理配比不可。春秋战国时期，我国古代工匠在长期的铸剑实践中，已经积累了许多青铜制品的配比经验。古剑是把铜和锡按一定的比例熔融后浇铸而成的，再经过研磨，使它锋利。越王勾践剑的刃口磨得非常精细，可与目前精密磨床加工得到的产品相媲美。经检验，越王勾践剑剑身上的黑色菱形格子花纹及黑色剑格，是经过硫化处理的，也就是用硫或硫化合物和金属表面相互作用，使之形成一个薄薄的保护层（硫化层），并且还含有别的元素。这种处理方法，使宝剑既美观，又增强了抗腐蚀性能。到了秦始皇时期，剑的表面处理技术又有了新的提高，采用了防腐能力非常强的铬盐氧化法，即用铬盐作氧化剂，在剑的表面形成一层非常之密的氧化

8、层，使它不再起别的化学作用。这种方法在国外只是近数十年才开始应用。不论是硫化层还是氧化层，它们都非常之薄，只有百分之一毫米，大约是一张报纸厚度的十分之一。就靠这薄薄的保护层，使古剑在阴冷潮湿的土层里埋藏了两千多年，不锈不腐，依然光芒四射，锋利异常，这真是我国古代科学技术上的一项重大成就。 化学和未来近代航空航天技术、原子能工业、电子工业和海洋开发等事业促进了高分子科学的发展。现代化的通讯器材、遥控设备、雷达、电子计算机等，如果没有合成材料，那是不可设想的。在21世纪，具有特殊功能的高分子材料，将得到迅速的发展。功能高分子中最引人注目的是生物高分子（即构成同生命有关大分子）。人们如果能使生物高分子所有的奇妙功能在合成高分子上出现，将对工业、农业、医学等产生无法估量的影响。蛋白质、酶和核酸，它们是生命现象的物质基础，研究它们的结构和功能，对探索生命奥秘是极其重要的。合成材料将更广泛地应用于制造人造器官。人造皮肤的最后成功，将使真皮移植成为过去。目前已制成具有酶活性的生物高聚物，将来会制造出具有“人”的功能的设备。一种强度超过金属钛、能耐 2 000