普林斯顿大学发明能改善塑料材料导电性的方法
导电塑料是怎样发现的
导电塑料是怎样发现的白川英树是日本筑波大学名誉教授，他和美国科学家希格、麦克迪亚米德三人一起因为发现“导电塑料”而荣获诺贝尔奖。
他们三人原本都是从事高分子研究的化学家，谈起他们的获奖，还有一段“有心栽花花不发，无意插柳柳成荫”的佳话呢。
近代高分子化学产生于十九世纪初，当时，由于纺织业迅速发展，对染料的需求不断增长，但是，自然界天然染料相对缺乏，例如，一种紫色染料只存在于海洋贝类体内，且含量很少，因此，紫色染料十分昂贵，当时被人们称为“高贵紫”。
人们在设法人工合成染料的过程中，用有机化学方法对染料分子进行研究，发现它们大都具有共价键长链结构，这种高分子构造物质之所以会让织物染上不同颜色，奥妙取决于它们对色光所具有的最大吸收波长和吸光系数，进一步研究发现，共价键长链的分子链越长，最大吸收波长越趋向于红色光波段，同时，吸光系数也逐渐增大。
当时，就有人指出：“假如无限制增长高分子结构物质的分子链长度，那么，从理论上说，其原子最外层参与化学键的电子——价电子，就会表现出和金属相似的电子状态，换句话说，这种结构的高分子物质会转化为金属。
”但这仅仅是人们从理论上推测，而在实验室中，人们始终无法找到能表现出金属性质的高分子材料。
１９６７年，已从日本东京工业大学高分子化学专业毕业的白川英树正着手一项研究课题——用乙炔气制取聚乙烯塑料。
恰巧，当时一位在韩国核能研究所工作的化学家池田回日本度假，白川带着求教的心态登门造访，池田一见之下，就掏出了自己多年来研究聚乙烯合成的心得体会，并拿过一张纸片，随手写下了自己在试验中的一些有关数据，白川接过一看，上面列出的是试验中作为催化剂添加的甲苯、钛酸、铝酸的用量和浓度，当下如获至宝，小心翼翼揣进怀里……后来，白川在实验室进行多次乙炔气体合成聚乙烯试验均告失败，无奈之下，他想到了池田写的纸片，白川决定用池田的方法试试看，但试验结果大出意料，生成物居然是一种可以用摄子夹起来的闪着金属光泽的柔软的薄膜，这种薄膜看上去具有高分子结构，但手触碰的感觉又好似有机物。
2024届山东省济宁市嘉祥县中考猜题物理试卷含解析
2024届山东省济宁市嘉祥县中考猜题物理试卷请考生注意：1．请用2B铅笔将选择题答案涂填在答题纸相应位置上，请用0．5毫米及以上黑色字迹的钢笔或签字笔将主观题的答案写在答题纸相应的答题区内。
写在试题卷、草稿纸上均无效。
2．答题前，认真阅读答题纸上的《注意事项》，按规定答题。
一、单项选择题（本大题7小题，每题3分，共21分）1．有许多日常用品应用了物质的物理属性，下列说法不正确的是（）A．冰箱门吸应用了磁铁的磁性B．撑竿跳高应用了撑竿的弹性C．导线用铜物质制造是应用了铜的导热性D．炒锅用铁物质制造是应用了铁的导热性2．人们对宇宙和微观世界的认识经历了漫长的过程．下列有关粒子与宇宙说法正确的是A．英国物理学家汤姆逊发现了比原子小得多的中子B．新型防菌“纳米纸”的表面细菌无法停留且油水不沾，说明“纳米纸”的分子间没有间隙C．组成大自然的天体和徽观粒子都在不停地运动着，普线红移说明天体在靠近我们D．月球表面都是裸岩，它的比热容较小，这也造成了月球的昼夜温差比地球大3．某用电器正常工作时通过的电流大约为4 A，该用电器可能是（）A．手机B．节能灯C．遥控器D．电饭锅4．关于声现象，下列说法正确的是（）A．声音在空气中传播速度为3×108m/sB．有倒车雷达的轿车，倒车时利用了次声波C．医生利用超声波振动打碎人体内的结石，说明超声波能传递信息D．部分BRT路段两侧设有透明板墙是在传播过程中减弱噪声的5．如图所示，是探究“动能的大小与什么因素有关？”实验的示意图．小球从a处滚下，在c处与小木块碰撞，并与小木块共同运动到d处停下．下面的一些判断正确的是（）A．从a到b，小球的势能不变，动能增大B．从b到c，小球的势能增大，动能增大C．到达c处，小球的势能最小，动能最大D．到达d处，小球的动能为零，小木块的动能最大6．下列说法中正确的是A．春天的早晨经常出现大雾,这是汽化现象B．夏天揭开冰棒包装后会看到冰棒冒“白气”,这是凝华现象C．秋天的早晨花草上出现小的露珠,这是液化现象D．初冬的早晨地面上会出现白色的霜,这是凝固现象7．如图所示，物体A在B的牵引下沿水平桌面向右运动，从物体B触地开始到物体A刚好静止下来这段时间内，物体A受水平桌面的摩擦力大小f随时间t变化关系的图象是（）A．B．C．D．二、填空题（本大题7小题，共21分）8．如图是两束光分别射向并通过甲透镜和乙两透镜的光路图．由图可知__（甲/乙）透镜是凹透镜，可用于__（近视/远视）眼的矫正．9．如图所示，一束激光沿_____射到空水槽底部O点，形成一个光斑．向水槽中注入适量水后，水槽底部光斑移动到O点的_____（左/右）侧．继续沿水槽壁缓慢注水，在此过程中，折射角_____（增大/不变/减小）．10．如图所示，在小车内有一轻质弹簧，一端固定在车前壁上，另一端连着小球，不考虑小球与小车底板间的摩擦．当小车沿水平方向匀速运动时，小球________(选填“受”或“不受”)弹簧弹力作用 . 当小车突然停止运动时，小球将使弹簧________(选填“压缩”或“拉长”)，你判断的理由是：__________________．11．如图所示的实验装置，可以用来研究光从水中斜射到与空气的分界面时所发生的光现象。
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聚合物 的组成 形式 ， 从而大 幅增 加塑料 的导 电性 。 利用 这种 方法 ， 科学 家们 制造 出了使用 聚合 物 电极 进行 连接的 晶体 管， 而所 有这些 电路 结构则 可 以像 喷墨 打 印机 那样把 电路
印刷在一个表 面上 。 究小组 的带 头人 Ｙｕ ｈ Ｌ ｎ ｏ 教授 研 ｅ — ｉＬ ｏ 对这 种 电路 印刷 工艺 作出 了很高 的评价 ： 这 种 电路 印刷 “ 工艺意义 重大 ， 我们可 以用 印刷设备把装有 塑料 材料 的 ‘ 墨
1956年诺贝尔物理学奖——晶体管的发明
1956年诺贝尔物理学奖——晶体管的发明1956年诺贝尔物理学奖授予美国加利福尼亚州景山（MountainView）贝克曼仪器公司半导体实验室的肖克利（William Shockley，1910—1989）、美国伊利诺斯州乌尔班那伊利诺斯大学的巴丁（JohnBardeen，1908—1991）和美国纽约州缪勒海尔（Murray Hill）贝尔电话实验室的布拉坦（Walter Brattain，1902—1987），以表彰他们对半导体的研究和晶体管效应的发现。
晶体管的发明是20世纪中叶科学技术领域有划时代意义的一件大事。
由于晶体管比电子管有体积小、耗电省、寿命长、易固化等优点，它的诞生使电子学发生了根本性的变革，它拨快了自动化和信息化的步伐，从而对人类社会的经济和文化产生了不可估量的影响。
应该指出，晶体管效应的发现是科学家长期探索的结晶，更是基础研究引向应用开发的必然成果。
半导体的研究可以追溯到19世纪，例如，1833年法拉第曾经观察过某些化合物（例如硫化银）电阻具有负温度系数。
这是半导体效应的先声。
1874年，布劳恩（F.Braun）注意到金属和硫化物接触时有整流特性，而1876年亚当斯（W.G.Adams）等人发现光生电动势。
1883年，弗利兹（C.E.Fritts）制成第一个实用的硒整流器。
无线电报出现后，矿石作为检波器被广泛应用，主要成分是硫化铜，后来用上了硅和锗。
氧化铜整流器和硒光电池的商品化，要求科学家深入研究有关现象的实质和原理。
1926年，索末菲用费米-狄拉克统计解释了金属中电子的行为。
他的学生布洛赫（F.Bloch）研究晶体点阵对电子运动的影响，提出在周期性势场中电子占据的能级可能形成能带。
1931年A.H.威耳逊（A.H.Wilson）进一步对固体提出量子力学模型，用能带理论解释导体、绝缘体和半导体的行为特征，其中包括半导体电阻的负温度系数和光电导现象。
后来，他又提出杂质能级概念，对掺杂半导体的导电机理作出了说明。
导电性塑料导电性塑料简介导电性塑料的具体品种
导电性塑料一、导电性塑料简介按塑料的导电率和体积电阻率大小不同，可将塑料分为绝缘体、半导体、导体三类。
绝缘体：体积电阻率大于10 12 Ω∙cm，或电导率小于 10 9 s/cm；半导体：体积电阻率介于10 6 ～10 12 Ω∙cm，或电导率介于 2～10 9 s/cm；导体：体积电阻率小于 10 6 Ω∙cm，或电导率大于2 s/cm。
导电性塑料是指体积电阻率小于 10 6 Ω∙cm或电导率大于 2 s/cm的一类聚合物。
至少在 20 世纪 80 年代以前，人们一直认为塑料为绝对的非导体材料。
1977 年日本学者K∙Siakawa 和 Mac∙Diarmid 首次开发出体积电阻率为 10 3 Ω∙cm 的聚乙炔;并于 1986 年将其进行双向拉伸改性处理后，导 电率可达 10 4 ～10 5 s/cm，接近于金属铜和银的导电率。
这时，人们才认识到塑料也可能成为导体，而且是 一种电的良导体。
目前，已开发的导电塑料品种有：聚苯胺 (PAn)、聚对亚苯基 (PPp)、聚乙炔 (Pa)、聚对亚苯基乙炔 (PPv)、聚吡咯 (PPy)及聚噻吩 (PTh)等。
聚合物要具有高导电性能，其结构上应具有以下条件：(1)具有共扼结构 这种聚合物的大分子主链是由交替排列的双、单键组成的重复单元，共扼键上的π 电子可以在整个分子链上离域，从而产生载流子 (电子或空穴)和输送载流子。
(2)非共扼聚合物分子间的π电子轨道相互重叠。
(3)聚合物具有电子接受体或给予体。
纯导电性树脂的实际导电性都不好，但经过掺杂处理后，导电性可大幅度提高，成为导电塑料。
不同 树脂的掺杂材料不同，如聚乙炔、聚苯基乙炔掺杂碘、五氟化砷、五氟化硼；聚噻吩、聚吡咯、聚苯硫醚 掺杂五氟化硼、五氟化砷、五氟化锑；聚苯胺、聚对亚苯基掺杂三氯化铝、质子酸。
也有聚合物不用外加 掺杂材料，具有自身掺杂的特点，如聚噻吩等。
导电性塑料具有质轻、导电性好、防腐蚀、防生锈等优点，是一类很有发展前途的导电材料。
导电塑料的发明
导电塑料的发明1975年，美国费城的艾伦教授到日本访问，当他参观东京技术学院时，在一个实验室的角落里，看见一种奇异的薄膜，又像塑料但又闪着金属的银光。
于是，艾伦教授停下来好奇地询问，陪同的白川教授不以为然地说：“那是一件废品！”白川教授并介绍，这是一个外国留学生做高分子聚合实验时，由于没有听清楚要求而产生出这种莫名其妙的废品。
白川教授把它展示在实验室的角落里已经5年，作为不按照导师要求而发生“事故”的见证。
艾伦教授面对着这一件“废品”，思索片刻后毅然停止了参观，坚持要求面见出“事故”的学生，详细询问了实验的全过程。
当他得知这有机银光薄膜还真有些导电性能时，一个灵感的火火花迸发了出来：能不能发明一种能导电的塑料呢？这是一个有悖常理的大胆的设想。
自从1868年发明第一种塑料以来，各种塑料都是绝缘体，这已成定论，不信请看教科书和《辞海》等，都已明确地记载：“塑料为绝缘体。
”艾伦教授却独具慧眼，当即邀请白川教授和另一位教授到美国支共同研究。
他们用先进的设备进行了大量研究试验，并且利用精密电脑记录分析。
在经过无数次的失败后，当有一次将微量的碘加入到一种聚乙炔时（这是非常困难的），奇迹发生了，银光塑料的导电性能一下子提高了千万倍，真正成为了金属般的导电塑料。
这一成果公布后，在全世界引起了巨大的反响，三位科学家共同获得了诺贝尔化学奖。
评语：一个新发明的“契机”，在实验室的角落里放置了5 年，并且是作为一种不按照导师的要求而发生事故的“见证”，所有见过它的科学家都没有足够的敏感，对这样一个足以导致重大发明的“契机”视而不见。
直到充满“好奇”的艾伦教授凭着他对科学问题的鉴赏力而发现了这样一个“契机”，提出了一个有悖常理的大胆的设想并且深入研究，最终获得了诺贝尔化学奖。
东京技术学院的教授们对这样的“错失良机”一定是追悔莫及的。
1956年诺贝尔物理学奖——晶体管的发明
1956年诺贝尔物理学奖——晶体管的发明1956年诺贝尔物理学奖授予美国加利福尼亚州景山（MountainView）贝克曼仪器公司半导体实验室的肖克利（William Shockley，1910—1989）、美国伊利诺斯州乌尔班那伊利诺斯大学的巴丁（JohnBardeen，1908—1991）和美国纽约州缪勒海尔（Murray Hill）贝尔电话实验室的布拉坦（Walter Brattain，1902—1987），以表彰他们对半导体的研究和晶体管效应的发现。
晶体管的发明是20世纪中叶科学技术领域有划时代意义的一件大事。
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应该指出，晶体管效应的发现是科学家长期探索的结晶，更是基础研究引向应用开发的必然成果。
半导体的研究可以追溯到19世纪，例如，1833年法拉第曾经观察过某些化合物（例如硫化银）电阻具有负温度系数。
这是半导体效应的先声。
1874年，布劳恩（）注意到金属和硫化物接触时有整流特性，而1876年亚当斯（）等人发现光生电动势。
1883年，弗利兹（）制成第一个实用的硒整流器。
无线电报出现后，矿石作为检波器被广泛应用，主要成分是硫化铜，后来用上了硅和锗。
氧化铜整流器和硒光电池的商品化，要求科学家深入研究有关现象的实质和原理。
1926年，索末菲用费米-狄拉克统计解释了金属中电子的行为。
他的学生布洛赫（）研究晶体点阵对电子运动的影响，提出在周期性势场中电子占据的能级可能形成能带。
1931年.威耳逊（）进一步对固体提出量子力学模型，用能带理论解释导体、绝缘体和半导体的行为特征，其中包括半导体电阻的负温度系数和光电导现象。
后来，他又提出杂质能级概念，对掺杂半导体的导电机理作出了说明。
能带理论的提出是固体物理学的一大飞跃，但它还不能解释半导体的整流特性和光生电动势等表面现象。
研究所的研究重点为可持续发展工程材料
吨块铁 。炉子的直径约６ ２５ ｆ ） ８ｍ（２ ｔ 。为了提供有效的加热，它的燃烧和点火系统都是为 采用 Ｉｍ ３工艺而特别设计的。被称为 “ Ｔｋ 第三代炼铁法 ”的 Ｉｍ３工艺可生产含有基本是 Ｔｋ 纯 铁和 碳 的优 质块 铁产 品，该工 艺是灵 活 的、对环境 友好 的生产块 铁 的方法 ，产品与用 一步 法在高炉中生产的铸铁的质量类似。 ・ （ 黄文梅 摘译 ）
一
司的新工艺的能耗可降低５ Ｗ・ ／ ｇ Ｏｋ ｈｋ 。 （ 黄文梅 摘译）
研 究所 的研 究重点为可持续发展工程 材料
Ｔ ｌｄ大学的可持续发展工程材料研究所将向研究团队提 出解决各种工业领域 内的废 ｏ ｅｏ 物最少化和循环利用的问题 。 ｏ ｅｏ Ｔ ｌｄ 大学工程学院院长Ｎ ｇ ｇｎ ｔａ说：“ ａ ｉ ａ ａａ ｈｎ Ｎ 我们希望成为 工业 问题的解决者。 ”他补充说，这是工业应用领域提 出的问题，委托人会带着 问题来找研
２ １年Ｔ Ｐ ０ ０ 工 的竞争 的重 点是制造技术
美国商务部所属国家标准化技术研究所 （ＩＴ 宣布开始对技术创新项 目的新一轮高风 ＮＳ） 险、高回报的科研债券的竞争 新一轮Ｔ Ｐ Ｉ竞争提供成本分担债券， 目的是进行对 “ 制备和 生物 制备 ：先进材 料和 重要工 艺 ”的创新 性研 究 。 第一年 的２ ０万 美元债 券预 期可 开发２ 个ＴＰ ５０ ５ Ｉ的新项 目。开展 这项工 作 的 目的是激发 革 命性 的先进 材料 的研究 ，引 导具有先 进特 性 的新产 品尽 快进入 市场 。 ＴＰ Ｉ通过 向具有挑战性的、高风险的研究项 目 提供债券支持来促进技术创新，解决国家 的急需 。中小型企业可单独通过购买债券来支持这些基于优绩的、具有竞争性的研发项 目。 高等学校的科研机构、 非营利研究机构和国家实验室也可联合支持这些项 目。 对于一家公司 来说，３ 年的总额不能超过３ ０ ０万美元 ，对于几家联合支持的单位来说，５ 年的总额不能超过 ９０ ０ 万美 元 。 （ 文 梅 摘译 ） 黄
斯坦福开发柔软导电材料
应用价 值很低。
最 后 ， 加 人州 想 添 ） Ｊ Ｎ Ｋ ｖ ｌ Ｏ ＊ ， Ｊ Ｉ Ｅ ＤＯＴ 后 ：Ｐ ＳＳ 材料 ｎ ： １ 倍拉 伸 时 依 然 保 持 于４ １ Ｏ Ｏ Ｓ ／ ｃ ｌ １ １ 的 导电率 。研 究 者 ｆ 『 ｊ 这 种 材料连 接Ｉ Ｉ ￡ Ｉ ） 进 行 试 验 ， 发 现 材
０ｕ Ｕ ｏ ｏ ｋ
激光让计算机速度提升整整十万倍
你能 想象 得到 ，未 来的 计算机 可 能 够 让 电 以 快 到 不 可 思 议 的 速 度 移 先 进 的 电 子 发 箭 还 要 快 上 万 倍 ， 卜
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近 ｝ １ ， 斯 坦 福 大 华 人 救 授 鲍 保 证 住 １ 托 伸时 依 然 正常 Ｉ ： 作。 ＰＳＳ ｒ ｆ １ 加入 化 利来提升 延 腱性 ． 忻 领 的 研 究 闭 队 制 作 【 Ｊ ｒ ・ 种 兼 此 ， 寻 找 高 度 拉 伸 状 态 下 限 然 导 电 部 导致 材 料 的 导 电 性 被 极 人地 破 坏 ， 顿 电・ 和 延 展 性 高 分 材 料 ，相 应 性 良好 的 材 料 至 关 重 要 。最 化 来 看 ，
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塑料制品的导电性研究考核试卷
B.导电聚氯乙烯
C.导电聚乙烯
D.玻璃
11.影响塑料导电性的主要因素是什么？（）
A.分子结构
B.添加剂
C.塑料种类
D. A、B和C
12.导电塑料在新能源领域的应用主要是以下哪一项？（）
A.太阳能电池板
B.电动汽车
C.能量存储设备
D. A和C
13.以下哪种导电塑料在抗静电包装领域应用较广？（）
A.碳黑
B.金属粉末
C.纳米碳管
D.玻璃纤维
5.塑料导电性的测试方法包括以下哪些？（）
A.四点探针法
B.梳状电极些是导电塑料的优点？（）
A.良好的导电性
B.轻量化
C.耐化学性
D.成本低
7.以下哪些条件下，塑料的导电性会受到影响？（）
A.温度变化
B.湿度变化
C.应力作用
A.导电聚苯乙烯
B.导电聚氯乙烯
C.导电聚乙烯
D.导电聚丙烯
14.导电塑料的制备方法主要有以下哪几种？（）
A.添加导电填料
B.化学改性
C.物理改性
D. A和B
15.以下哪种导电填料具有最高的导电性？（）
A.碳黑
B.金属粉末
C.纳米碳管
D.导电聚合物
16.导电塑料在医疗领域的应用主要是以下哪一项？（）
9.导电塑料的加工工艺对其导电性能没有影响。（）
10.导电塑料可以用于风力发电设备的制造。（×）
五、主观题（本题共4小题，每题10分，共40分）
1.请简述导电塑料的导电机制，并列举三种常用的导电填料。
2.分析影响塑料导电性能的主要因素，并说明如何通过调整这些因素来改善塑料的导电性。
3.描述导电塑料在电子行业中的主要应用，并讨论其在未来电子产品中的潜在应用前景。
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拉曼光谱 ”Ｓ ＮＥ ） 相当于在金属 或其他材料 （ 如半 （ ＨＩ ＲＳ ， 例 导体硅表 面甚至橘子皮 ） 面上铺撒 一层 “ 聪明的灰尘 ” 即壳 ， 层 隔绝纳米粒 子 。 这种 纳米粒 子能使 各种 材料表 面的 拉曼
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般 刀具 相 比 ， 纳 米菜 刀 ” “ 的耐磨 性 高 了２～３ 。 倍 目前 ，
浙 江 工 业 大学 激光 加 工 技术 的成 果 已经 广 泛 应 用 于 能 源、 具、 模 汽车 、 金等 多个 领 域 ， １ ０ 家省 内外企 业 五 与 Ｏ多 开展 了科 技合 作 ， 行业 内形成 了一 定 的影 响 力 。 科 技 在 （