↑↑结构材料是在工业上得到广泛运用的一种特殊材料。俄罗斯科学院院士、化学物理研究所所长阿·伯林在俄罗斯《科学与生活》杂志上发表的《我们要向大自然学习什么》的文章中指出,未来的结构材料将朝梯度性材料发展。目前,人造复合材料的性能要比大自然创造的天然复合材料差得多,因此,人类还有很多地方要向大自然学习。↑↑↑
↑↑↑↑↑ ↑↑↑↑阿·伯林在文章中说,人类用于制造劳动工具和创造财富的不同材料在社会文明发展中起了重要作用,这表现在整个历史时期,如石器时代、青铜器时代和铁器时代等。最近一二十年里,以聚合纤维为基础制成的结构材料得到了迅速的发展。因此,从某种意义上说当今社会是结构材料的时代。结构材料具有一系列独特的性质:一方面能够承受相当重的压力,另一方面具有很高的破坏黏性,也就是说,在受到打击的时候不会变成碎片。现代航空技术、宇航火箭技术、造船技术等都离不开结构材料。比如,俄罗斯著名的“白杨↑↑↑- M↑↑↑”导弹就是用结构材料制成的,甚至连火箭发动机的固体燃料也是由结构材料组成的。↑↑↑
↑↑↑↑↑ ↑↑↑↑阿·伯林指出,第二次世界大战时就开始使用塑料玻璃了,那时用它来制造滑翔机,后来用于制造扫雷艇。但塑料玻璃在军事和民用方面的广泛运用,只是到了上世纪↑↑↑70↑↑↑年代后才开始。这是因为,结构材料是在制造零配件的过程中产生的,新的材料要求新的设计方法。未来的结构材料将朝梯度性结构材料发展。梯度性结构材料的性质是从—点到另一点发生变化的。比如,玫瑰的刺,它们是由天然的有机聚合物构成,也就是说,本质上由软材料组成的,但由于玫瑰刺的不均匀性结构,而具有不起褶、高强度的特性。此外,哺乳动物的骨头也是梯度性结构材料,外部很硬,但内部是大孔隙结构。人类已经研制出了类似的结构材料,但大自然创造的要比人类好得多。自然界中的所有结构材料,包括硬的和软的结构材料,都是按照复合的原则构成的。比如,木质材料就是由天然的聚合物纤维构成的。因此,人类向大自然学习的地方还很多。↑↑↑
↑↑↑↑↑ ↑↑↑↑阿·伯林指出,↑↑↑↑ ↑↑↑↑目前几乎所有的有机聚合物都是从石油和少量天然气中生产的。但石油和天然气的储量是有限的,因此,↑↑↑21↑↑↑纪前↑↑↑30↑↑↑年里的一个重要方向,是利用再生原料获得聚合物材料。比如,化学纸浆和木质纤维,但它们的再加工是一种污染环境的过程。这就需要开发新的环保的再加工技术工艺。和↑↑↑25↑↑↑年前相比,目前的一个比较尖锐的问题是聚合物材料的降解处理问题。全球聚合物的产量已经超过了金属生产的总量,怎样处理使用过的塑料包装材料↑↑↑?↑↑↑合成聚合物不像天然材料一样能够自然降解分化,被微生物吃掉。因此,聚合物材料科学沿着两个方向发展:第一,研制一种能够在光和热的作用下降解到能够被微生物吃掉的材料;第二,对使用的聚合物材料进行再加工。比如,对使用过的轮胎再加工,但同时希望在再加工的过程中,不会完全破坏化学性质;或者加工成粉末,再由粉末制成新的材料。↑↑↑