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周其凤院士:有一点点灵气才能搞化学

来源:未知 发布日期:2021-02-16 21:31 浏览:

  下面实行第二项举动,科学与中邦邦际化学年大学校长巡讲团陈述会。这是由中邦科学院与中共核心传播部教导部、科技部、中邦工程院和中邦科学院学会等6家单元联合举办的高目标科普举动,巡讲团举动于2002年12月正式启动,举动旨正在普及科学常识、发扬科学精神,生气巡讲团向群众传播科学常识和科学文明理念,正在群众中酿成共鸣,让科学靠近群众,让群众分析科学,接济科学,投身科学。本年邦际化学年科学巡讲团将构制众场,紧要有各大学化学专业的校长、院长领先,正在世界几个都市巡讲,这日是第一讲,咱们至极侥幸请到北京大学校长周其凤院士和中邦科学技能大学侯开邦院士为民众做科普陈述,起初接待周其凤院士做陈述——《入化入迷》。

  以高分子为例,一经有一个家庭做一个演示,便是请他们把家里一般由高分子做的东西拿出来,看看他们家里还剩下什么东西。从家里衣服到小孩的玩具,到厨房的用具,到电视、微波炉等等都得搬出来,主人感到他们本身也得出来,要否则他们就得脱光了,因而他们也就都出来了。当然这只是化学家通过化学的手段合成出来的资料,由于咱们人体自己也有由化学物质自然的高分子资料正在内里阐发用意。由此能够看到化学家和高分子资料正在咱们的糊口里所起的用意。

  这是纯的DNA粉末的处境,通过化学的手段能够做成DNA的薄膜或者是DNA的纤维,按照你的必要,能够加进少少有效的东西,或者是用它来做调养的话,能够有少少药物加进去;或者是正在音信科技界限,能够把燃料的东西加进去,这便是正在DNA里加燃料分子的示贪图,是用来做发光的器件。我不敢说这个东西异日必然或许成为什么工业的用处,便是给同砚们一个开发,化学家是做种种的思像,种种的找寻,征求平寻常人不会思像的DNA也拿来跟显示器件相闭起来,同砚们能够进一步阐发本身的思像。

  前面跟民众说的是化学家、高分子科学家和人命科学家的协作,如何或许通过革新,通过基因的重组来革新微生物的本质,它或许助助咱们来愚弄太阳能和二氧化碳水合成咱们所必要的东西。况且这些东西能够做成咱们平居必要的资料,好比做成薄膜、纤维,或者是生物医用的资料。

  这是一个很容易的方面,民众为什么爱好高分子资料,便是拿塑料的包装来做斗劲,塑料的包装要容易许众,纸也是自然的高分子资料,这是自然高分子资料和合成高分子资料的斗劲。

  这是其余一个资料,也是通过电纺的门径来做,这是所谓透后质酸做的东西。这个资料正在血管再生方面或许起到很好的用意。这是电纺获得纤维尺寸的处境。

  其余有一个外格阐明用化学合成高分子资料能够比钢铁还要强,民众都领会炼钢的历程也包括着化学的历程,由于化学合成的高分子寻常都是有机的物质,它不光仅能够做很柔弱的轮胎、包装的薄膜,同样能够拿来特殊好的资料,比钢还强的高分子。我这个片是很老的片子,便是现正在合成高分子资料的本质比这个还要好许众。

  其余制纳米级高分子资料不光仅是用适才的例子,还能够有其他的手段来做,能够用电纺的技能,把高分子资料纺成纳米级的纳米线、纳米管子、纳米的纤维。正在自然高分子或者是具有医学生物本质的高分子界限里有很好的用处。

  这是高分子资料紧要的用处,好比用正在包装、家具、交通、电器等等,环球高分子资料总的产量是超出两亿吨的范畴。

  要使得高分子有更好的进展,获得本能更好的资料,毫无疑难,必要各个学科的配合,高分子自身是化学一个分支,它必要跟化学其他的学科有交叉,可是同时也必要跟人命科学、音信科学、纳米科学等等交叉,才或许进一步的饱舞高分子科学的进展,或许置备出吻合日益增进必要的高分子的资料。

  由于咱们有一点一点探求,便是绿色化学,因而我是如许写的。我把这个歌词送给一个内行,他说你写的欠好,他就改成了如许,斗劲吻合歌词,也加倍押韵一点。这日我给民众陈述一律是掷砖引玉,由于咱们研究邦际化学年的时间,我提出来咱们是不是能够搜集歌曲,我就带了这个头,我生气民众或许反响科学化学部和中邦化学会的号令,民众来创作化学的歌曲。现正在这个行为一个“砖头”,我生气往后民众或许更众的来出席,希罕是咱们的同砚们阐发你们的机智才智。

  现正在民众希罕珍视咱们生计情况的题目,我这里也举一个例子,是办事于情况爱护的化学。以燃料电池为例,电池便是用化学家合成的资料。这个电池紧要的组件是以高分子的资料来做的,要用到众孔的荟萃物,也要用到行为离子导体的荟萃物等等,这是正在做燃料电池方面一个浅易的例子。

  这是一个例子,便是做成场致发射,这是一个导电的纳米高分子资料,愚弄它的发射效应来制成场致发射器件。还能够做得更丰富一点,正在纳米资料里好比金纳米,能够有高分子导电的本质,通过这种用正在场发射或者是其他器件里的本能。这个例子是如何样把金的纳米颗粒和纳米的高分子资料复合正在一道,然后用他们来做器件。这个片子便是告诉咱们用这种资料确实是获得资料有很好的场致发射的本质。

  咱们上语文课的时间有一个词叫做“炉火纯青”,行为搞化学的我有本身的一点声明,便是你要入到化学这个界限要有点灵气,因而要入迷,有一点一点灵气才华搞化学,这个大概没错,可是我这日反过来说“入画入迷”。从教导的角度说,你要异日真正不错,有点灵气,害怕若是受一点化学的熏陶是很好的,因而接待民众来学化学,历程练习化学对你会有很好的训练,因而我就用了如许一个问题。

  适才主办人说了,本年是邦际化学年,邦际化学年中央是“咱们的糊口,咱们的将来”。民众都领会,化学是一门中心的科学,同时又很适用,又充满着创作性,它是挖掘和创作新物质,而且正在原子、分子及分子以上目标来研商物质变更和化学反响的科学,这是对付化学的一个分析。当然化学科学的中心局限,有机化学、物理化学、了解化学、高分子科学化学等少少实质,化学科学与人命、资料、能源、情况、音信等科学继续的交叉,就衍生出了许众分支的学科,像化学生物学、资料化学、情况化学、原料化学、放射化学等等,比来民众斗劲闭切的是放射化学的题目。放射化学这个学科也优劣常主要的,核原料自身便是要用化学手段才华获得,况且征求内里其他的像燃料棒等等都必要化学正在内里阐发用意,因而放射化学现正在就变得特殊的主要。

  此次邦际化学年正在中邦尚有一个举动,便是搜集化学之歌。这个问题是我本身提出来的,因而我要带一个头,歌名是《化学是你,化学是我》:“有少年问我,化学终究是什么,我说化学便是你,化学便是我;父母生下你我是化学历程的结果,你我的消化编制是化学历程的地方,回想和头脑举动要化学历程来形容,便是你我的喜怒哀乐也无非化学物质的行踪飘忽。哦,化学,你原先云云奇妙,却如何尚有人把你瞧不上眼,哦,没相闭系,我将连接发愤及为人类进献一个加倍俊美的绿色诰日;有少年问我,化学终究为什么?我说:化学为了你,化学为了我,你要炎热,我要美丽,化学为咱们供给舒心的衣装,你要喝好,我要吃饱,化学为咱们供给充足的养分,你要飞天,我要探地,化学为咱们供给充塞的动力……”

  由于现正在民众都希罕珍视纳米资料,这个片子便是化学跟纳米科学连接的一个例子,从道理上能够给同砚们一个根基的观念。这是用一个化学天气的手段,把原料插手炉子里,通过升温,通过有一个模具,好比由铝做的模板,通过如许就能够获得纳米高分子资料。高分子资料是能够跟纳米科技手段连接起来,底细上高分子自身对付纳米科技的进展是起了用意,由于高分子自身正在分项的历程里,它往往是正在纳米级的水准上,因而高分子自身也能够做有些纳米资料的模板。 当然,高分子同时跟纳米科技的连接能够置备出种种纳米级高分子的资料。

  化学先进靠许众的需求,我这里讲的是墟市推手,化学先进起初很主要的是科学家们的意思,这优劣常主要的。墟市的需求,好比现正在希罕必要淘汰化学燃料的利用,其余要情况友情,况且正在医学方面也要低落本钱,其余降低这些化学品高分子资料,化学品的本能,当然要希罕探究它的代价等这些方面。

  这是微生物正在它的体内贮藏碳源的办法,正在它的体内能够合成这一类高分子资料的,因而咱们也能够通过这个门径来愚弄光的太阳能,通过生物化学如许的手段来合成高分子的资料。

  我希罕感激组委会摆设我做第一个陈述。普通民众看节目,都是正在序曲能够差一点,伶人差一点,越到后面越精美。

  [周其凤]:同砚们好!这日睹到来了这么众同砚,会场坐的满满的,还挺紧急的。紧要是我从来化学就学得不太好,我又做行政事情的年光也斗劲长了,因而化学离我有点好象越来越远。

  这便是为什么用这些资料有它很好的本质,最要害的是它没有毒性的,对人体特殊友情,况且又有必然的强度,况且用完了往后,合意的通过生物化学的历程能够降解掉。

  可是我要告诉民众的是,征求高分子正在内的化学品,便是咱们正在原油里惟有2%支配来做细密化工的,征求高分子资料,它所占农田的比例斗劲好600万公顷土地就能够满意细密化工的哀求。大概要希罕花力气的不是来做燃油,由于做燃油烧掉的话,跟人抢口粮的题目会特殊要紧。可是,若是或许把它进展来做呆板化工品还优劣常有出息的,可是这优劣常繁难,必要化学家们庞杂的发愤。这个研商结果告诉咱们,对做细密化工来说是能够以生物制一律替换化石燃料。生物燃料便是用太阳能,只不外通过生物合成的门径来做的。咱们都领会二氧化碳加水,有太阳能的处境下就合成糖或者油脂类的东西,这些通过化学家们的发愤能够转换成乳酸,糖和油的用意也能够酿成荟萃物。

  下面我连接我本身相识的少少处境做个先容。由于我紧要是学高分子化学的,因而紧要先容这个方面。

  纳米级导电高分子资料也能够做光电导的资料,由于它具有光电导的本质,这个地容易是复合纳米高分子的管子是如何样正在光的照耀下体现出来光电导本质的例子。

  这里就涉及到大批化学的题目,也征求生物化学的题目,征求基因组的题目,咱们必要通过基因组的手段来筛选出生物合成的煤。生物催化剂,使得正在微生物的体内扩大出现这种荟萃物的才气,或者让它革新,给它吃分歧的葡萄糖、或者是植物油、乃至汽油,让它们根据化学家们计划好的物质来满意咱们的必要。

  图中蓝色局限是无机的资料,个中征求钢丝,用钢做的纤维它的力学本能,它的强度,它的身长,其他的都是人工合成高分子的资料,它的本能比用钢做的纤维要好的众。咱们正在座的杨玉良教育正在这方面有庞杂的进献,民众若是有题目的话一会还能够问他,由于他一会要主办下面的研究,有什么题目能够请他解答。

  以高分子为例,这里有一个片子,能够把它看作是几代的高分子。最底下很大的一块是通用高分子,通用高分子相对的它的常识含量斗劲低一点,因而它的本能也差少少,它墟市的价值也就斗劲低;正在这个根本上,进展出的工程操纵的资料,工程的高分子资料,它所含的常识含量也更高,当然它的墟市代价也更高。结果是特种高分子,特种高分子是指种种各样有希罕本能或许满意种种特别必要的高本能的高分子资料,它的常识含量是更高,它正在墟市的代价当然也更高。

  民众都领会DNA,DNA正在人命科学里阐发着特殊庞大的用意,化学家也有探究用DNA做少少资料的测试,由于DNA自身也是一个自然的高分子,这张片子用的是日本北海道的数据。北海道是产鲑鱼最知名的地方,它是一个紧要产鲑鱼的地方,这里会有鲑鱼精,便是一个渔场根据一年15000吨的鲑鱼精来算,DNA就有1200吨,这些DNA通过化学家的发愤,能够做成正在音信科技或者是人命医学界限做少少用处。

  这是一个例子,通过基因的重组或许来革新微生物合成荟萃物的本事。这个例子告诉咱们,对付某一种细菌来说,第一代只可正在它的体内出现或许30%重量的荟萃物,可是通过基因重组往后,获得的微生物它的体内能够蚁集80% 的荟萃物,因而这个出力是很高的,若是正在一个细胞里有80%的荟萃物,对它的提纯和产量都优劣常主要的,当然化学家还正在发愤,一个是降低产量,一个是限定产品的布局。

  这都是高分子化学家们的发愤,他们从第一代的高分子发愤推出第二代的高分子、第三代的高分子、第四代高分子、第五代高分子等等。一发端我就讲了,化学是一个创作性的科学,从高分子的例子就能够看到,最早他是愚弄自然高分子,好比做轮胎发端,然后做到人工高分子,橡胶或者是纤维等等,然后再来做工程塑料等等,化学家们征求高分子科学家们正正在连接发愤做这些事宜。

  尚有办事于音信技能的化学。以液晶显示为例,民众都有手机或者是家里有液晶显示电视或者电脑等,化学正在这里起到的用意特殊大。有一种特殊听话的分子,加一个电场能够驱动它,让它站起来或者是摔下去,通过化学家的计划和合成,做成配方来实行操纵,如许就阐发了它的显示用意。这是化学正在音信科技里的一个例子。

  民众都领会,药物可认为矫健保驾护航,好比民众都熟谙的阿司匹林。这个东西优劣常奇妙的东西,它或许对咱们的矫健有许众的助助。医药是化学阐发用意的特殊主要的地方。

  这些资料都是生物相容,能够做修复人体,这是脊椎编制能够用人工合成的示贪图,正在咱们人体里,许众的部位都能够愚弄人工合成高分子资料实行修复。

  这里的血色的局限便是用微生物手段合成的聚酯,用它做成的纤维。蓝色是涤纶,这是现正在产量希罕大的,正在咱们打扮里用的希罕众的。当然不光是打扮了,也能够用正在其他的方面,征求饮料瓶子等。这方面不必过众的声明,我标出来的本能,从力学本能强度的角度来说,数值越高越好,咱们从生物的手段,愚弄太阳能,愚弄二氧化碳和水,合成出来的本质比涤纶本质还要好,若是做成打扮的话会加倍耐穿。

  这是给同砚们一点倡导,要成为一个好的化学事情家,照旧必要有斗劲广的根本锻炼,征求各个方面根本的常识。其余要有意思,异日要拣选你爱好的界限,这些界限应当是充满着生气的再生的界限,况且不管如何样,你要特殊鉴赏你探求的历程。有时间咱们常常讲历程是更主要的,当然还要有一点耐心,任何科学技能上要有所功劳都是必要付出贫困的发愤。其余要希罕闭切交叉学科的进展。

  这是也是一个自然的高分子资料,能够通过电纺的门径来做,能够把高分子资料跟药物复合正在一道,通过电纺的门径就能够直接纺到你的伤口上,能够很好的来修复皮肤。

  这也是一个例子,两组历程基因重组往后的微生物的豆油,吃豆油往后就酿成一个荟萃物,这个地方是一个共聚物。其余吃葡萄糖获得其余布局的荟萃物。

  我或许就说这些,我上面讲的这些东西都是引自我的伙伴或者是学者的少少资料,也征求咱们学部给我供给的助助,希罕感激民众。

  前面讲到了少少高分子化学家如何把高分子的科学跟纳米科学,跟人命科学连接起来,进展少少新的资料的测试。现正在民众也希罕珍视的是化石燃料的题目,异日化石燃料没有了,是不是能够愚弄其他的能源,民众探究斗劲众的是太阳能。若干年前有美邦科学家做过一点研商,他是设思若是每年的化石资料,用植物生物制来取代可不行够?就算了正在美邦有众少个英亩的农田来分娩种种的作物,或许有4.3300亿土地是能够成长作物的,紧要作物占了25000亿,美邦消磨了众少的原油,折算往后,美邦原油都用生物制来取代的线亿众英亩农田都来做这个,这个显着会有题目,由于民众都得用饭,一律靠生物制做这个大概题目斗劲大。