جواب درمیان تارنماها صفحه 121 درس 3 شیمی یازدهم (پوشاک، نیازی پایان ناپذیر)

برای ارائه در کلاس، می‌توانید از اطلاعات جامع زیر که بر اساس منابع معتبر علمی درباره این پلیمرهای نوین جمع‌آوری شده است، استفاده کنید:

۱ مواد پرکننده دندان (کامپوزیت‌های دندانی)

جنس و ساختار: این مواد عمدتاً از رزین‌های پلیمری (مانند Bis-GMA) به همراه ذرات ریز شیشه یا سرامیک ساخته می‌شوند.

عملکرد: این پلیمرها در ابتدا حالت خمیری دارند و به راحتی درون حفره دندان شکل می‌گیرند. سپس دندان‌پزشک با تاباندن نور خاصی (معمولاً نور آبی)، باعث ایجاد پیوندهای عرضی در پلیمر (پلیمریزاسیون) می‌شود که ماده را در چند ثانیه به شدت سخت و مقاوم می‌کند.

مزیت: همرنگ بودن با دندان طبیعی و اتصال بسیار محکم به بافت دندان.

2 آستر نرم برای دندان مصنوعی

جنس و ساختار: این آسترها معمولاً از جنس پلیمرهای سیلیکونی یا رزین‌های اکریلیک نرم ساخته می‌شوند.

عملکرد: دندان‌های مصنوعی می‌توانند به لثه‌ها فشار بیاورند و باعث التهاب شوند. این پلیمرهای نرم به عنوان یک بالشتک انعطاف‌پذیر بین دندان مصنوعی و لثه عمل می‌کنند.

مزیت: توزیع یکنواخت فشارِ ناشی از جویدن، کاهش درد و افزایش راحتی بیمار.

3 پوشاک ضد آب (و دارای قابلیت تنفس)

جنس و ساختار: معروف‌ترین پلیمر در این زمینه، پارچه‌هایی مانند «گورتکس» (Gore-Tex) هستند که بر پایه پلی‌تترافلوئورواتن (تفلون متخلخل) ساخته می‌شوند.

عملکرد: این پلیمرها دارای میلیاردها روزنه میکروسکوپی در هر سانتی‌متر مربع هستند. این روزنه‌ها به قدری کوچک‌اند که قطرات آب نمی‌توانند از آن‌ها عبور کنند (خاصیت ضد آب)، اما به اندازه کافی بزرگ هستند که مولکول‌های بخار آب (عرق بدن) بتوانند از آن‌ها خارج شوند.

مزیت: جلوگیری از خیس شدن فرد در باران، در عین جلوگیری از تعریق بیش از حد در داخل لباس.

4 پلاستیک‌های رسانا (پلیمرهای هادی)

جنس و ساختار: پلیمرهایی مانند «پلی‌استیلن» و «پلی‌آنیلین». (کشف این پلیمرها منجر به دریافت جایزه نوبل شیمی در سال ۲۰۰۰ شد).

عملکرد: برخلاف پلاستیک‌های معمولی که عایق جریان برق هستند، ساختار مولکولی این پلیمرها دارای پیوندهای دوگانه یک‌درمیان (مزدوج) است که به الکترون‌ها اجازه می‌دهد در طول زنجیره پلیمری حرکت کنند.

مزیت و کاربرد: وزن سبک، انعطاف‌پذیری و قابلیت شکل‌پذیری بالا. از آن‌ها در ساخت نمایشگرهای تاشو (OLED)، باتری‌های پلاستیکی، سلول‌های خورشیدی انعطاف‌پذیر و حسگرها استفاده می‌شود.

5 نخ بخیه هوشمند

جنس و ساختار: از پلیمرهای پیشرفته‌ای مانند «پلیمرهای دارای حافظه شکلی» (Shape-memory polymers) و مواد زیست‌سازگار ساخته می‌شوند.

عملکرد: این نخ‌ها فراتر از یک بخیه ساده عمل می‌کنند. برخی از آن‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که با رسیدن به دمای بدن (حدود 37 درجه سانتی گراد) خودبه‌خود جمع شده و گره بخیه را محکم می‌کنند. نوع دیگری از این پلیمرها دارای حسگرهای زیستی هستند که در صورت بروز عفونت در محل زخم تغییر رنگ می‌دهند و یا به مرور زمان داروهای آنتی‌بیوتیک و مسکن را در محل زخم آزاد می‌کنند.

صنعت پلیمر و کاربردهای پلیمر

صنعت پتروشیمی به عنوان فراهم آورنده فرصت برای آفریدن ارزش افزوده و تبدیل مواد خام (نفت وگاز) به محصولات با ارزش در کشورهای خاورمیانه جایگاهی ویژه یافته است.

زنجیره پتروشیمی از هیدروکربن های موجود در نفت خام، میعانات گازی و یا گاز طبیعی آغاز شده و پس از فرآورش در فرآینده های شیمیایی و پتروشیمیایی به فرآورده های جدید شیمیایی بدل می شوند و در آخر، واحدهای پایین دست صنعت پتروشیمی این فرآورده های نهایی را به محصولات کالایی و مصرفی که عامه مردم در تماس مستقیم با آنها هستند، بدل می کنند.

کارخانه های تولید الیاف مصنوعی و نساجی، روغن های صنعتی، رنگها و پوشش های حفاظتی، سموم دفع آفات، شوینده های بهداشتی و کودهای شیمیایی، ظروف پلاستیکی، قطعات پلاستیکی، وسایل ورزشی، اسباب بازی ها و انواع لباس ها از تولیدات واحدهای پایین دست صنعت پتروشیمی محسوب می شوند.

محصولات پتروشیمی براساس نوع فناوری، پیچیدگی فرآوری و نزدیکی ماده تولیدی به مرحله نهایی بازار مصرفی به دو دسته مواد پایه ای بالادستی که مواد حد واسط و خوراک واحدهای پایین دستی را تشکیل می دهند و محصولات پایین دستی تقسیم می شوند.

تغییرات نرخ ارز بازار معاملات محصولات فوق نمایانگر آن است که محصولات پایین دستی که به بازار نزدیک ترند همواره از ارزش افزوده بالاتری نسبت به محصولات پایین دستی برخوردار بوده اند. نمونه این محصولات، پلیمرهای مهندسی است که به دلیل شکل خاص تولید و کاربرد ویژه آنها، ضمن داشتن قیمت گران از ارزش افزوده بالاتری نسبت به دیگر مواد پلیمری برخوردار هستند.

کشورهای پیشرو در عرصه تولیدات مواد پتروشیمی و شیمیایی با ارزش نظیر آلمان با وجود دوری از مواد اولیه ارزان توانسته اند با توسعه نظام مند صنایع پایین دستی پتروشیمی در قالب پارک های صنعتی پتروشیمی و شیمیایی و ایجاد بنگاه های کوچک و متوسط پتروشیمی دانش بنیان، زمینه تولید محصولات با ارزش، نوآوری و تولید محصولات جدید، کارآفرینی و ایجاد شغل های پایدار، مدیریت و کاهش هزینه تولید و در نهایت کسب حداکثر ارزش افزوده از موادخام پتروشیمی را فراهم کنند و از این رهگذر به یکی از اصلی ترین تولیدکنندگان مواد پلیمر و پتروشیمی جهان بدل شوند.

پلیمرها، مولکولهای بسیار بزرگی هستند که از تعداد زیادی اتم تشکیل شده اند. ریز مولکول ها عمدتاً دارای وزن مولکولی کمی هستند، ولی ماکرومولکولها (پلیمرها) محدودیتی برای وزن مولکولی ندارند و تا بیش از چند هزار و در مولکول های سه بعدی، تا بیش از چندین هزار تغییر می کنند.

پلیمرهای طبیعت خیلی پیش از آنکه انسان بتواند پلیمرهای سنتزی را بسازد. پلیمرهایی مانند سلولز را ساخته بود. سلولز جزو اصلی تشکیل دهنده الیاف پنبه و چوب است. پروتئین ها، کائوچو و برخی رزین ها از این دسته پلیمرها هستند.

بدن ما نیز خود از پلیمرها تشکیل شده است. ماهیچه ها، پروتئین ها، ژن ها و کروموزوم ه همه از پلیمر طبیعی ساخته شده اند. لباسی که بر تن می کنیم از این مولکول های بلند که به شکل لیف درآمده اند تشکیل شده است.

ظروف آشپرخانه که هر روز مصرف می کنیم، لاستیک خودروها که از الاستومر هستند، روکش کابل های برق، شیشه ها، چسبها، رنگها، پوشش ها، دریچه های مصنوعی قلب، تاندونهای مصنوعی عضلات، کامپوزیت هایی که جهت پرکردن دندان به کار می روند، حتی دندان های مصنوعی، محملهای دارویی، سرنگ های یکبار مصرف تمام قطعات لاستیکی و پلاستیکی که در ماشین ها کاربرد دارند، همگی پلیمر هستند.

به طور خلاصه می توان گفت، محصولات پلیمری در مقایسه با کل مواد مورد مصرف در جهان از مواد غیرپلمیری (فلزات و استیل) پیشی گرفته است. در واقع پلیمرها نه تنها جای خود را در میان مواد بازکرده اند، بلکه توانسته اند جایگزین آنها نیز بشوند.