化学自习室移动版

（一） 拯救沙漠的汲水树脂

在埃及泥罗河地中总参西的广大地区，分布着绵延数百千米的沙丘，形成一片浩瀚的沙海。它们不仅对陆地交通构成巨大障碍，也对沙漠中的绿洲造成极大的威胁。例如，埃及西部的锡瓦绿洲，贵拉菲拉绿洲等随时都处在吞食的困境中。周围许多农场尽管每天人工浇灌，因为水分蒸发过快而不能保护农场绿地。

如何有效利用有限的水，防止大量绿地变为沙漠，成为埃及农业生死攸关的重大问题。近年来，埃及和日本科学家终于提出一个独特的"妙方"，即使用"高吸水性"树脂来治服土地沙漠化。高吸水性树脂是制造婴儿尿布的绝好材料，俗称"尿布湿"。它有淀粉和丙烯酸盐作为主要材料制成。"尿布湿"的主要特点是吸水量和蓄水量大的惊人，是自身重量的500-1000倍。

沙漠中稀有的雨水因蒸发过快，加速了土地的干燥。于是科学家们想到了"尿布湿"这个有力武器因为"尿布湿"的最大特点就是，一旦吸水之后就不会轻易漏掉。因此，日本科学家提出了利用"尿不湿"的特点来防止土地干燥。方法是用吸水性树脂制成1-3mm³大小的颗料，然后混合干燥的表层土壤中。这样可大量吸收天然露水雨降水，从而保持土壤湿润。实验证明，在1m²的农田里，只要掺进500克按"粘土100，吸水树脂20，水25"的重量比混合的保水剂，可至少节省50%的水。从1993年开始，埃及和日本科学家合作，用各种成分保水剂试种黄瓜、西红柿和棉花，以确认其保水效果。科学家预计，这种实验推广暂时还困难，但前途一定光明。

除此外，其他料也可绿化沙漠。1990年，在沙漠占全国大部分的非洲利比亚，一位西班牙电子学工程师阿尔卡带来了他发明的人工造的塑料树。他计划在利比亚小规模试验。人工树与天然树一样，一树根，树干，树叶。在坚强的塑料树干内布满了带纹沟的聚氨酯塑料，具有很强吸水能力。为了让塑料树白天能保留但又慢慢蒸发水分，他把树干做成密度不同的两部分。树干根部用密度为6kg/m³ 的聚氨酯，树干顶部用4 .5kg/m³。树根由三根空心塑料管组成，空心管壁上有许多小孔，三根管子像一个三角架埋在沙漠下土壤中，然后通过空心管用高压把聚氨酯压进土壤中，形成长的塑料根，并延伸到距树干底部20m远的土壤，牢牢地人工树固定在沙漠中，即使140km/h的狂风也刮不倒它。树枝与树干由泡沫塑料制成，全部制成棕榈树形状的树冠。这种树冠大量吸收夜间形成的露珠，而白天又能蒸发水分。塑料树晚上从露水和雾气中吸收并保留潮气，天亮后又把吸收的水分慢慢蒸发，达到调节沙漠气候的目的。

为了研究人造树绿化沙漠，阿尔瓦花了整整四年时间，终于实验成功。由于他的人造树是由防火的聚氨酯和酚醛泡沫塑料制成，又模仿了天然树吸水和蒸发水分的作用，因为既不需要浇水，也不会干死，而且还能通过吸收夜间水分和白天蒸发水分调节沙漠气候，真正达到绿化效果。

（二）能导电的塑料

大家都知道，塑料通常是不导电的，是绝缘体。但是日本的一个实验室里在用乙炔气制取一种聚乙炔塑料时，因偶然加入了比实际要求量多了1000倍的催化剂，结果得到了一种银白色的薄膜。1977年，美国宾夕法尼亚大学的教授艾伦希格到日本的这家实验室参观，对聚乙炔为什么在掺碘后居然能导电。从此，"导电"与"塑料"这两个在电学上看起来是互相矛盾的名词有机地联系在一起了，并兴起一股导电聚合物即导电塑料的研究热。在80年代，导电塑料还是实验室的珍品，而现在，导电塑料已达到商业化规模，美国和日本合作，用一种叫聚苯胺的导电塑料作电池的一个电报，生产出只有硬币大的可重复充电的电池。德国一家公司用导电塑料生产出一种反明信片大小的薄型挠性电池，很适用作手提式工具的电源。现在还有人准备用导电塑料作未来机器人的肌肉，当用电化学方法对某些导电塑料进行控制时，其体积会发生膨胀和收缩的变化，这样就能操作机器人的四肢运动。

导电材料为什么能导电？这是目前科学家们正在探讨的重要课题。较多科学家认为，塑料能导电，是其中掺杂了碘一类元素起决定作用。金属导电是因为其中的电子可以通过原子的点阵自由运动，半导体导电是因为添加了掺杂物原子，使其中一些电子能自由运动，塑料掺碘后也出现了可以自由运动的电子，因此才能导电。

但两种导电有所不同，且必须从电子能带的概念谈起。电子所处的能量状态称为能带；填满电子的能带是不导电的，没有电子的能带（空带）也不导电。塑料在没掺碘时，其原子结构中要么完全填满电子的满带，要么是一个空带。但掺杂某种元素之后，原子中有些电子释放进入空带，使其部分地充满填充电子，而从满带中逃离一些电子则使满带空缺，这样就增加了导电性。

还有些科学家对掺杂了碘的聚合物为什么导电提出了新的理论，但有些问题至今还解释不清。