第七章化学与科技前沿Word文档下载推荐.docx
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这种双用发动机的原理是在油箱里设置一个探测器，对燃料性质进行分析后将信息传递给燃烧系统，自动调解氧气和燃料的比例，从而使不同的燃料都可发挥最高的效能。
科研人员指出，装置这种发动机的汽车也可以使用酒精和汽油的混合燃料。
研究人员预计，这种新型的两用汽车将在５年后投放市场。
业内人士分析指出，由于国际市场上石油价格波动剧烈，因此，这种可同时使用汽油和酒精作为燃料的汽车市场前景十分广阔。
3爆炸性的高能N5+阳离子登场
美国加州爱德华空军基地空军研究室研究高能材料的化学家KarlO.Christe在美国化学会冬季氟会议上宣布他与他的同事W.W.Wilson合成并表征了一种含有N5+离子的盐类。
该阳离子可看作是100多年来第3次以可分离量获得的全氮物种。
第一次是1772年分离出N2，第二次是1890年合成了重氮离子N3-。
尽管报道过其他存在于气体中的其他含氮物种，但未被分离过。
Colorado州立大学S.H.Strauss教授称N5+的合成为真正不可思议的发现。
Christe的合成方法是在-78℃的无水氟化氢中令N2F+AsF6-与HN3反应。
反应产物为白色粉末，稳定极限温度为22℃。
他在该温度下获得了质谱数据，但在低温激光光谱仪中，只有几个微克的该样品发生爆炸，毁掉了样品池。
Clemson大学DesMarteau教授评论说，该化合物具有高爆炸性并不使大家感到惊讶，令人惊讶的是该化合物竟然能够存在。
加拿大McMaster大学J.Schrobilgen教授则指出，这种工作只有少数实验室能够进行得了。
Christe指出，N5+阳离子是远比O2+更强的氧化剂，跟水和有机物反应均发生爆炸。
合成量可达半克。
经计算，该化合物的生成焓高达+1460kJ/mol，因此，该化合物竟然还能稳定存在确实是令人惊讶的。
振动光谱和理论计算表明，该离子具V形构型。
研究者预想，可以其他含N5+离子的盐也能被合成，例如，可能N5+SbF6-是一个更稳定的盐，他们甚至还打算合成一个纯粹由氮组成的新物种——N5+N3-。
4对电信有影响的玻璃陶瓷
长冈大学的研究人员已经研制出一种透明的以亚硝酸盐（TeO2）为主要原料的玻璃陶瓷,它会有许多用途,包括光学通信。
这种新材料因其低声子能预期成为稀土（E月+,P巧+）掺杂光放大器的优良基质玻璃。
光放大器的开发在世界上竞争激烈,而像亚磅酸盐玻璃纤维这样的材料在日本其他一些公司如N17也在试验。
玻璃陶瓷即多晶陶瓷是通过玻璃的结晶制备的。
首先他们通过令熔料骤冷或冷却到室温制造玻璃。
然后根据玻璃的成分把它加热到适当的温度,引起结晶。
结晶过程使人们能把材料制成理想的形状。
在光学通信或光学计算机中,需要具有优良功能的透明材料,长冈的研究人员能通过玻璃陶瓷加工制备透明材料。
透明性在光学工业中是很重要的。
材料越透明,光的传播距离越长,可以使大量的信息迅速地传播。
对这种新材料还要进行更多的研究,而且研究人员已经开始检验掺杂E巧+的Te汇兑透明玻璃陶瓷的荧光特性。
目前,还未制定商业化的方案和发布专利。
该计划是由日本政府的拨款资助的,而且没有适本政府的拨款资助的,而且没有适当的技术交流或合伙关系。
预计这种产品会对光学通信和即将来临的光子学时代产生重大影响。
这两个领域都受到许多产业广泛的研究,其中包括电信公司、光纤生产商、玻璃和电子产品制造商。
虽然这些研究人员取得了重大进步,但他们承认,他们仍需改善这砂新型玻璃陶瓷的性能,以便对这一产业产生重要影响。
5长城公司率先推出双燃料车用机油
北京自从吹响了向大气污染宣战的号角后，越来越多的公共汽车和出租车都换上了热值高、硫氮等杂质少、不含芳香烃化合物的理想气体燃料——压缩天然气和液化石油气。
长城公司抓住这一机遇，针对气体燃料发动机的特点，率先研制并推出压缩天然气发动机油和液化石油气发动机油，实现了与国际润滑油的同步发展。
长城公司是我国最大的润滑油专业生产企业，其高档润滑油产销量一直居国内之首。
目前，该公司可生产19大类近200个产品，“长城”牌是石化行业唯一的“中国驰名商标”。
6超级汽车
这是未来的小汽车吗?
设想一下10年后你沿着道路开车的情景吧。
你已经决定折价卖出从高中起就在开的老爷车,换进一部对你来说还是头一回的全新的小汽车。
你选中的是Flash,这是一部跑得和德制BMW型一样快的令人起敬的车子,它几乎完全没有噪音和污染,并且用1加仑汽油能跑300英里。
满满一油箱汽油就足够把你和全家人从纽约送到洛杉矶。
听上去不像真的吧?
对,那可能还不是真的。
但如果世界上几位设计师和工程师的梦想成真的话,这就将是真的。
在这些技术奇才的计算机的荧觉屏上闪烁的是一种完全新型的汽车方案。
它和今天汽车之间的差别就像Miatas和ModelTs之间的差别一样。
一个重大的重量问题
超级汽车的许多想法源自科罗拉多州斯诺马斯的落基山研究所（RMI）。
那里的研究人员一直在努力解决被许多工程师认为是现代汽气车首要的能效差的问题。
请考虑这一事实:
每加仑汽油.的能量只有2%是被现代汽车用来运载乘客的;
其余的9896不是被耗掉就是用于汽车本身的推动。
RMI的工程师说,真正的高效汽车应能把这些数字颠倒过来,把它的大部分能量用于运载乘客。
为什么现代汽车要浪费这样多的能量?
这首先是因为现代汽车是用重金属制成的。
1993年汽车的平均重量是3200磅,其主要材料是钢。
为了使这样大的质量加速,大功率发动机消耗大量汽油是不可避免的。
今天的新车平均每加仑汽油只能跑30英里。
RMI的主任洛文斯说:
“我们要设计不像坦克,而更像飞机的汽车”。
不用重金属
洛文斯说,藉助于用空间工业所用的那种高级复合材料来代替钢,可以解决当代小汽车的重量问题。
复合材料是由两种或两种以上材料合成,它加强了每种材料的个别性能。
在塑料中镶嵌玻璃纤维丝制成的玻璃纤维就是一种人所熟知的高级复合材料。
RMI的设计人员说,最适合于汽车的复合材料是碳纤维复合材料。
碳纤维是马尾般近乎纯碳的长线。
当把碳纤维嵌入塑料中时,其结果就是一种比钢还坚硬得多的复合材料,其重量却比钢轻3-6倍。
美国的通用汽车公司（GE）已经用碳纤维复合材料模制成一种超级汽车（Ultralite）。
它重1400磅,比1995年小汽车的平均重量轻1800磅。
7超强金属
长时期以来西方的工程师一直都在称赞俄罗斯的材料技术。
为了利用它,在密歇根开始营业的Synmatix公司现在和洛斯·
阿拉莫斯国家实验室一起与俄罗斯的三个科研实验室合作,将俄罗斯的一个产生超强金属的工艺过程加以完善。
用每英寸400吨的压力挤压金属粉末使金属颗粒变得更加细小。
当使这些“纳米粉末”形成某种形状时,部件的强度是由普通的金属或合金制成的部件的10倍。
8储氢纳米碳管研究获重大进展
中科院金属所成会明博士的研究小组大量制备出了纯度较高、平均直径为1.85纳米的单壁纳米碳管，经适当后处理，可在室温下把较多的氢储存起来，从而解决了这一世界性需求的难题，被认为是迄今为止该领域最令人信服的结果。
9蛋白酶与艾滋病的化学战
多重打击是迄今为止所下的消灭致命敌人--艾滋病--的最好赌注。
初步结果表明,这些叫蛋白酶抑制剂的药使其他药物治疗相形见绚。
蛋白酶是艾滋病病毒复制时必需的一种酶,美国粮食与药物管理局批准的这些药能使蛋白酶失去活力。
当蛋白酶抑制剂与其他药物合用时,艾滋病病毒就会减少,直到一些病人病情减轻。
临床试验正在继续。
10电池的构造
准备钳子、钉子、剪刀等工具和一节旧电池，我们把这节电池解剖了，了解电池的构造，以便弄清楚电池里怎么会有电。
用钳子把电池的“外衣”撕下，外层是铁皮或纸，里边是银白色的锌皮，把它进一步撬开，你会看到顶部圆环形塑料片中间有一根黑色的棒，叫碳棒，底部有铁片和锌壳相连接，充满碳棒和锌壳间的是浆糊状的化学药物。
从头发现在化学药物中分开放入两种不同的物体，如碳棒和锌皮，化学药物对它们的作用就会有强弱，并且在碳棒周围和锌皮周围产生高底不等的电势。
如果用导线连结，高电势碳棒上的电就会流向低电势锌皮这边。
这样，人们就得到了流动的电。
电池内的化学药物和锌皮一直在发生化学反应，电池用久了，外壳就比较软。
11对电信有影响的玻璃陶瓷
12对新氢键——双氢键（A-H…H-B）的理论计算
Crabtree等去年报道了26种分子间双氢键B-H…H-A，dHH<
2.2埃（J.Am.Chem.Soc.,117,1995:
3485;
ibid:
12875）。
日本Doi和Miyake新近对双氢键作了理论计算，提出双氢键的极限是dHH2.7埃,该值为假设的H3C-H…H-CH3之间的双氢键,计算得到其双氢键的键能小于1kJ/mol。
计算表明1972年报道的气相中的NH4++CH4=[NH4·
CH4]（J.Am.Chem.Soc.,1972,94,5188,6305）反应产物应含双氢键，计算键能为14.69kJ/mol,与实验测得的反应焓15.02±
0.46kJ/mol相吻合。
计算涉及的体系有BH4-…HCN,BH4-…CH4,LiH…NH4+,LiH…HCN,LiH…HCCH,BeH2…NH4+,BeH2…HCN,CH4…NH4+等。
其中BH4-…HCN计算双氢键键长1.709埃,为最小者,键能达75.44kJ/mol,为最高者。
13二氧化碳的坟场
最近，英国地质勘察组织（BGS）提出一种减少发电站释放的CO2的方案，以减少CO2这种温室效应气体对地球气候的影响。
研究安全处置CO2方案已有多年的BGS的Keyworth认为，在众多可能方案中有一个方案似能迎合财政预算——在深海里埋葬CO2。
除此而外的方案，如用树木吸收CO2，估计需把整个欧洲用植物覆盖才行，而用旧的地下矿井来存放CO2却难免泄漏：
都不可能。
曾有过把欧洲释放的CO2运送到大西洋中部深海存放起来的方案，其不现实性只是长途运输的价格太高。
于是，一个由多国公司和科学家组成的研究小组提出了用靠近北海的岩层来存放废弃的CO2的方案。
他们认为，存放的技术实际上已经存在：
以超临界流体的状态来提取并压缩发电厂烟囱冒出来的CO2，然后用泵把这种“液态”CO2打进废弃的油气井的多孔岩层里。
实验室试验和地球化学模拟表明，经上千年，气体将会溶于多孔岩石里的水，并与水反应，进而与岩石反应。
研究小组相信，贮存期可以超过几万年，甚至可能几百万年。
这项计划最花费之处恐怕是要在发电厂建一个装置并使之运转。
据息，一种变通的方案已经实现：
挪威国营油气公司的多孔岩层贮存。
这显然比从发电站取得CO2容易实施多了。
BGS正在继续研究埋葬进岩层的CO2最终的命运。
14CO2的原子晶体
最近，美国LawreceLivermore国家实验室（LLNL）的V.Lota和H.Cynn成功的在高压下将CO2转化为具有类似SiO2的原子晶体。
在过去，CO2已经发现有4种晶体，都是分子晶体，他们发现，在—40?
С的温度下将液态CO2装入一个高压容器中用Nd：
YBLIF4激光器加热到1800K，40GPa高压，CO2在微米级的红宝石芯片上或者在铂薄膜上形成类似SiO2的原子晶体，该样品在高于1800K的显微照片上显示了一个新相。
在常温下，只要压力高于1GPA，该相能够稳定存在。
对比加热前后的Raman光谱，发现分子晶型的CO2正交相转化为SiO2的柯石英晶型（Coesitie，是二氧化硅的一种高压相，发现于陨石，可在实验室中在高压下合成）的Si—O—Si相同特征的震动图谱，该晶体强烈发射Nd：
YLF激光的二级谱谐振频率。
该性质引起人们对这种晶体在光电子学方面的应用的浓厚兴趣。
15非杀伤性化学武器
在全世界人民热爱和平、呼吁和平的今天，全球的硝烟战火一直不断，每天都有生灵遭到涂炭，战争已和大量生命的毁灭紧紧联系在一起。
如何做到古人所说的“不战而屈人之兵，善之善者也”的战略思想，使战争的伤亡降低到最低程度。
近年来，在国际纠纷和一些小规模战斗中使用了一类“非杀伤性化学武器”，达到了克敌制胜的目的。
所谓非杀伤性化学武器，是利用化学方法，从而使敌人丧失战斗能力。
它是那些既不杀死敌方人员，又能使其失去战斗力，既不摧毁其武器又能使敌方的武器装备处于瘫痪的武器。
即只破坏敌方的武器装备、军事设施，使其失去战斗效能，而不会伤害人。
这类化学物质不在“世界禁用化学武器公约”所禁止的6类14种化学毒剂之列。
目前广泛发展的非杀伤性化学武器主要有：
化学失能剂如镇静剂、发笑剂、致幻剂等，它所利用的化学药剂，可干扰或破坏敌方人员的神经系统，使之丧失自控能力而无法进行战斗。
这类药剂中有的如同安眠药、镇静剂，能使人昏迷，坐等待擒；
有的能使人极度兴奋、想入非非，陷入幻觉之中，思维全被破坏，失去记忆，不分敌我，宛如精神病人；
有的能破坏支配行为的大脑神经，中毒后头脑仍然清楚，能说话、能看清事物，可就是全身乏力，四肢瘫痪，像是在梦境中想动而动弹不得一般。
在战斗中化学失能剂可以装填到炮、炸弹或导弹中布洒，也可以通过坦克、飞机、舰艇和工事等建筑物的通气口，施入其内部，而使敌人失能。
超强润滑剂这类物质类似特氟隆（聚四氟乙烯）和它的衍生物。
它可用飞机、火炮施放，也可由人手工涂刷在机场、航母甲板、铁轨乃至公路，使之成为名副其实的“滑冰场”。
由于这种超滑物几乎没有摩擦系数，又极难清洗，一旦在机场、航母甲板、铁轨、公路上使用，就使车辆无法运行，火车无法开动，飞机难以起降，无法施行战斗行为。
还可以把超强润滑剂雾化喷入空气里，当坦克、飞机等的发动机吸入后，功率就会骤然下降，甚至熄火。
超强粘合剂这是一种运用超粘性聚合物，如化学固化剂和纠缠剂（即胶粘剂）等。
作战时可用飞机播撒，炮弹（炸弹）的投射等方法，将粘性很强的胶粘剂直接置于道路、飞机跑道、武器、装备、车辆或设施上。
这类化学制剂的作用与超强润滑剂正好相反，具有超级粘合力，甚至象“粘苍纸沾苍蝇”那样，粘住车辆和装备使之寸步难行。
胶粘剂一旦被吸入发动机，可造成发动机停车，当车辆的激光测距仪、瞄准器等部件上粘上这种胶粘剂时，它们将失去作用。
据悉，在索马里的摩加迪沙，美国军队就使用了一种叫“太妃糖弹”、“肥皂泡喷枪”的新武器，只要用挎在肩上的喷射器喷洒，就能够立即把人粘住，使之动强不得。
再如在公路上使用一种特殊的橡胶破坏剂，可逐步使车辆的轮胎变形、破碎乃至爆裂，被“钉”在沥青路上不能动弹。
金属脆化剂（LME）它是一种液态喷涂战剂。
这种喷剂可使金属或合金的分子结构发生化学变化，从而达到严重损伤敌方武器的目的。
这种液剂一般是透明的，几乎没有什么明显的杂质，可作为喷洒剂，喷涂到金属和合金制造的物品上，使分子结构发生变异、脆化，桥梁等建筑物失去支撑而坍塌；
舰体破裂、机翼折断、坦克一中炮弹就炸毁──武器装备都宛如老化的塑料，脆不经击。
超极腐蚀剂（“C+”），这种战剂主要包括两类：
一类是比氢氟酸强几百倍的腐蚀剂，它可破坏敌方铁路、铁桥、飞机、坦克等重武器装备，还可破坏沥青路面等。
另一类是专门腐蚀、溶化轮胎的战剂，它可使汽车、飞机的轮胎即刻溶化报废。
它具有极强的腐蚀性，可以“吃掉”任何一种金属、橡胶和塑料，不仅能毁坏坦克和汽车，还可破坏任何一种武器。
若将此剂同金属脆化剂技术结合起来使用，效果更强。
将超强腐蚀剂喷洒到兵器、仪表、车辆上，或布洒在机场跑道、公路、工事上，能快速使其遭到腐蚀破坏，或阻止人员去接触、利用它。
泡沫体即可膨胀的泡沫材料。
将这些泡沫体以各种方式播撒在敌装甲部队和运输车队通过的地区，这些泡沫体被高速吸入坦克、装甲车、汽车的发动机内后，发动机立即熄火，成为一堆废铁。
此外，将泡沫剂快速喷射在敌通过地区，可使敌人员和车辆象“脚泡入水泥池”一样，短时间不能行动。
易爆剂像乙炔炮弹，发射到坦克群或低空飞行的机群中爆炸开来，放出特种乙炔气体，发动机吸入后，就会发生内炸。
据报道，装填0.5千克生的乙炔气体的炮弹，就可摧毁一辆坦克。
与易爆剂相反的则是阻燃剂，将这种化学药剂雾化喷放到空气中，当发动机吸入时，燃料就会变质，难以燃烧爆发，从而使发动机熄火。
如果将这种阻燃剂布洒到敌军海港，就可使舰艇无法起航；
正在飞行的飞机遭遇到这种袭击，无疑便会坠落。
油料凝合剂这是一种微生物战剂，将其投入到油料中可使油料变质，凝结成毫无用途的胶状物。
它主要用来破坏敌方的油库等。
目前，世界各国在这方面都已投入了巨资研制这类化学物质，但是使用这类武器仍有许多争议，有人认为使用这些化合物违反了国际条约，因为它们与化学和生物战剂的性质相同；
有人认为这类武器符合未来战争的方向。
我认为，人类只有消灭自己发明出的各种战争武器，把我们的家园建设得更加美好，才是人类生存的根本目的。
16飞机黑匣子
每次发生空难,搜索人员都千方百计要寻找飞机黑匣子。
一架环球航空公司的客机在美国长岛神秘失事,调查人员也是靠飞机的黑匣子查明失事的原因。
黑匣子不是黑色,“黑匣子,,这名称是源自仪器内那些黑色的电子零件。
事实上,黑匣子的外壳并不是黑色,而是较易被搜索人员发现的荧光橙色。
根据欧洲的标准,黑匣子必须能够抵受2.25吨的撞击力,在1100℃高温下10小时仍不会受损。
要符合以卜的标准.黑匣子通常是用铁金属和一些高性能的耐热材料做成。
飞机黑匣子可分为两种:
飞行资料记录仪和驾驶室声音记录仪。
前者是负责记录飞机的飞行高度、位置、速度等资料,而后者则负责记录驾驶室内机组人员的对话。
有了以上的资料,调查人员便能了解飞机失事前的飞行状态。
新一代黑匣子装在一些新式的客机,如波音公司的777客机上,可记录4000多项飞行资料,除可在意外后帮助调查外,还可为日常的维修工程提供有用资料。
无论如何,黑匣子的确为世界各地多宗飞机意外事故的调查提供了重要线索。
最近,国际赛车联会也决定研究能否在一级方程式赛车内安装一种类似飞机黑匣子的行车记录仪,可方便调查赛车意外。
17飞秒化学
飞秒化学（Femtochemistry）[1]，一个使化学人感到迷茫、神奇、兴奋不已的陌生英文单词、专业术语、新学科领域。
1999年自然科学的桂冠诺贝尔化学奖授给了埃及出生的科学家艾哈迈德·
译韦尔（AhmedH.Zewail），以表彰他应用超短激光（飞秒激光）闪光成相技术观测到分子中的原子在化学反应中如何运动，从而有助于人们理解和预期重要的化学反应，为整个化学及其相关科学带来了一场革命。
1飞秒化学的技术基础——飞秒激光简介
激光曾被视为神秘之光，并已被人类广泛使用。
近年来，科学家研究发现了一种更为奇特的光——飞秒激光（飞秒femtosecond，简写fs），亦称超短激光。
飞秒激光主要的特点有：
第一，飞秒激光是一种以脉冲形式运转的激光，持续时间非常短，只有几个飞秒，1femtosecond=1×
10-15s，它比利用电子学方法所获得的最短脉冲要短几千倍，是人类目前在实验条件下所能获得最短脉冲的技术手段。
第二，飞秒激光具有非常高的瞬时功率，可达到百万亿瓦，比目前全世界发电总功率还要多出百倍，科学家预测飞秒激光将为下世纪新能源的产生发挥重要作用。
第三，它能聚集到比头发的直径还要小的空间区域，使电磁场的强度比原子核对其周围电子的作用力还要高数倍。
高功率飞秒激光系统由4部分组成：
振荡器、展宽器、放大器和压缩器。
在振荡器内，利用一种特殊技术获得飞秒激光脉冲。
展宽器将这个飞秒种子脉冲按不同波长在时间上拉开。
放大器使这一展宽的脉冲获得充分能量。
压缩器把放大后的不同成分的光谱再会聚到一起，恢复到飞秒宽度，从而形成具有极高瞬时功率的飞秒激光脉冲。
飞秒激光的出现使人类第一次在原子和电子的层面上观察到这一超快运动过程。
基于这些科学上的发现，飞秒激光在物理学、生物学、化学控制反应、光通讯等领域中得到了广泛应用。
2飞秒化学的发展与应用研究
泽韦尔小组是在实际的化学反应过程中，用高速照相机尽可能地给正好处于反应过渡态的分子摄像，所用的照相速度是达到几十飞秒的闪光新技术——飞秒激光，其快的程度就像以铁钉生锈为基准的炸药爆炸速度。
一般来说，反应分子中的原子完成一次振动的时间间隔为10至100fs。
化学反应就在这样的时间分辨、像荡秋千一样的过渡态平衡中发生了。
首次成功是发现了从反应物到生成物过程中中间体（Intermediates）的存在。
为了理解反应过程中机理，从相对稳定的分子或分子碎片（中间体）开始，不断缩短脉冲照相的时间间隔，捕捉过渡态中的分子或分子碎片，使反应连续起来。
第一次实验是分解ICN→I＋CN，整个反应在200fs内完成，在I－C键即将断裂的时候，泽韦尔小组能够准确地观察到过渡态。
另一个重要实验是Nal→Na十I。
在一个真空室中，原始分子以分子束（beamsofmolecules）的混合形式存在，用强的激活脉冲（PowerfulPumPPulse）使平均核间距为2.8
的基态离子对Na+I－处于呈现共价键特征的激化状态［Nal］*（其性质随分子的振动而变化），再用较弱的探索脉冲（weak
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