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“诞生”于粒子加速器的尿不湿

时间:2019-06-11 13:03:26 来源:西南科技大学 作者:杨芜萌

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如今,尿不湿已经成为了大众普遍接受甚至离不开的婴儿用品之一。可是在现代尿不湿出现之前,尿布才是每个婴儿的必备品。父母们为宝宝准备的尿布可谓是五花八门,但是尿布的更换、清洗需要花费父母们大量的时间。后来,随着尿不湿这种“一次性”用品的出现,让换洗尿布这样一件原本令父母们头疼的事情变得简单起来。尿不湿既让父母们免去了白天给宝宝换洗尿布的麻烦,也让宝宝在夜晚的睡眠质量提高了。那么,“造福”于父母和宝宝们的尿不湿的出现又要归功于谁呢?让人完全想不到的是,婴儿们能够用上如此方便的尿不湿,这其中居然还有粒子加速器的功劳。

起初,尿不湿并不是为婴儿们发明的。20世纪60年代初,苏联以及美国都发生过宇航员进入宇宙飞船后,因为需要长时间的等待发射而遇到内急无法排尿的尴尬场面。1962年,美国太空总署太空飞行中心成立,华裔科学家唐鑫源出任材料研究所所长,并主持研究设计太空衣等项目。20世纪80年代,唐鑫源领导其团队完成了对宇航员太空服的改进,其中包括发明了具有强力吸水性能的宇航员专用纸尿裤,解决了宇航员在宇宙飞船内排尿难的问题。

其实,早在20世纪40年代末,市场上就有婴儿用的一次性尿布销售,但是那时的一次性尿布吸水能力并不高,因此并没有得到父母们的青睐。而具有强力吸水性能的宇航员专用纸尿裤中含有一种高分子聚合物材料——以高分子化合物为基体,配有其他助剂构成的高分子吸水树脂。这种高吸水性树脂能够吸纳其自身的50—100倍的水,并且具有很强的保水能力,一旦吸水膨胀,即使加压也很难把水再分离出来。这种具有高吸水性的新型材料有着极大的商机,可是这种材料的制作成本相对较高,因此想要让高吸水性树脂得到更加广泛的应用,就必须通过改进工艺来降低其制作成本。

20世纪90年代起,美国道氏化学公司开始对这种高分子聚合物材料进行深入研究。道氏公司的研究人员在LBNL(美国劳伦斯伯克利国家实验室)找到了合作伙伴,同时,道氏公司的研究人员还带了各种样品到实验站,在LBNL的ALS(先进光源)上进行分析。ALS是世界上紫外线及软X射线能区的第一台第三代同步辐射光源,由直线加速器、增强器、储存环等组成。当电子束团被磁铁导入圆形轨道时,这些束团以接近光的速度运行,沿切线方向发出高亮度的紫外线和X射线光,通过光束线分别输送到各个实验站。在ALS先进的X射线显微技术的帮助下,道氏化学公司的研究人员们在第一时间看到了高吸水性聚合物材料吸纳水分时的精细结构,并且成功为制造高吸水性聚合物材料的工厂设计了新的生产工艺,直到生产出完美的婴儿尿不湿。

婴儿尿不湿改变了父母们照顾孩子的方式,而这一切也都应归功于粒子加速器在其中所做的贡献。东北大学材料物理专业席林通表示:“粒子加速器是人类科技进步的充分必要条件,也是基础科学的眼睛。如果人们不了解基本粒子的结构,就没有量子理论,没有量子理论人们现在可能就会走上另一条完全不同的发展道路”。正如现在走进千家万户的婴儿尿不湿一样,为了科学研究而发展的各种高新技术,在一定程度上也对人类的健康、财富和安全产生了极大的影响,这些高新技术甚至在我们不曾看到的地方扮演者关键的角色。

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西南科技大学杨芜萌供稿

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