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探究功能高分子材料的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展前景論文
前言
在我們的日常生活中，材料隨處可見，材料的發(fā)展水平直接影響我們的生活質(zhì)量。高分子材料在我們?nèi)粘Ｉ畹膽?yīng)用中擁有很多的優(yōu)勢，與現(xiàn)代化生產(chǎn)非常吻合，同時(shí)它也產(chǎn)生了很高的經(jīng)濟(jì)效益等，因此它在工業(yè)上發(fā)展的十分迅速。在過去， 20 世紀(jì)60 年代發(fā)展起來的功能高分子材料是屬于那時(shí)的一個(gè)新興領(lǐng)域，這個(gè)新興領(lǐng)域同時(shí)滲透到能源和電子以及生物三大領(lǐng)等。而如今，21 世紀(jì)的科技不斷創(chuàng)新，也有了新型有機(jī)功能高分子材料，它們在人們的生產(chǎn)和生活中扮演著一個(gè)越來越重要的角色。
1 功能高分子材料的定義
功能高分子材料是指同時(shí)兼顧有兩種性能的復(fù)合高分子材料，性能一：傳統(tǒng)高分子材料的所體現(xiàn)出來的性能，性能二：某些特殊功能的基團(tuán)所體現(xiàn)出來的性能。一般說來，具有傳遞信息、轉(zhuǎn)化能量和貯存物質(zhì)作用的高分子及其復(fù)合材料為功能高分子材料，或者還可以理解為具有能量轉(zhuǎn)換的特性、催化特性、化學(xué)反應(yīng)活性、磁性、光敏特性、藥理性、導(dǎo)電特性、生物相容性、選擇分離性等功能的高分子及其復(fù)合材料，同時(shí)還具有原有力學(xué)性能的基礎(chǔ)。
2 功能高分子材料的工程實(shí)際應(yīng)用
目前，在工程上應(yīng)用較廣泛而且具有重要應(yīng)用價(jià)值的一些功能高分子材料主要分為以下幾種：光功能高分子、液晶高分子、電功能高分子、吸附分離功能高分子、反應(yīng)型功能高分子、醫(yī)用功能高分子、環(huán)境降解功能高分子、高分子功能膜材料等。下文中具體從這幾方面闡述：
(1)光功能高分子材料。指在光的作用下能夠產(chǎn)生物理變化，如光導(dǎo)電、光致變色或者化學(xué)變化，如光交聯(lián)、光分解的高分子材料，或者在物理或化學(xué)作用下表現(xiàn)出光特性的高分子材料。光功能高分子材料主要應(yīng)用在電子工業(yè)和太陽能的開發(fā)利用等方面。
(2)液晶高分子材料。液晶高分子是一種新型的功能高分子材料，它是分子水平的微觀復(fù)合，由纖維與樹脂基體在宏觀上的復(fù)合衍生而來，也可以理解為在柔性高分子基體中以接近分子水平的分散程度分散增強(qiáng)劑(剛性高分子鏈或微纖維)的復(fù)合材料。強(qiáng)度高、模量大是液晶高分子材料的主要特點(diǎn)，它在復(fù)合材料、纖維和液晶顯示技術(shù)等方面的應(yīng)用非常廣泛。
(3)電功能高分子材料。電功能高分子材料主要表現(xiàn)為在特定條件下表現(xiàn)出各種電學(xué)性質(zhì)，如熱電、壓電、鐵電、光電、介電和導(dǎo)電等性質(zhì)。根據(jù)其功能劃分，主要包括導(dǎo)電高分子材料、電絕緣性高分子材料、高分子介電材料、高分子駐極體、高分子光導(dǎo)材料、高分子電活性材料等。同時(shí)根據(jù)其組成情況可以分成結(jié)構(gòu)型電功能材料和復(fù)合電功能材料兩類。電功能高分子材料在電子器件、敏感器件、靜電復(fù)印和特殊用途電池生產(chǎn)方面有廣泛應(yīng)用。
(4)吸附分離高分子材料。吸附分離功能高分子按吸附機(jī)理分為化學(xué)吸附劑、物理吸附劑、親和吸附劑，按樹脂形態(tài)分為無定形、球形、纖維狀，按孔結(jié)構(gòu)分為微孔、中孔、大孔、特大孔、均孔等，吸附分離功能高分子主要包括離子交換樹脂和吸附樹脂。
(5)反應(yīng)型功能高分子材料。反應(yīng)功能高分子是有化學(xué)活性、能夠參與或促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的一種高分子材料。它是將小分子反應(yīng)活性物質(zhì)通過共價(jià)鍵、離子鍵、配位鍵或物理吸附作用結(jié)合于高分子骨架，主要用于化學(xué)合成和化學(xué)反應(yīng)。
(6)醫(yī)用功能高分子材料。在生物體產(chǎn)生生理系統(tǒng)疾病時(shí)，一些特殊的功能高分子材料有對疾病的診斷、治療、修復(fù)或替換生物體組織或器官，增進(jìn)或恢復(fù)其功能的作用，此類特殊的功能高分子材料稱為醫(yī)用功能高分子材料。一般來說，醫(yī)用功能高分子材料多用于對生物體進(jìn)行疾病的診斷和疾病的治療以及修復(fù)或替換生物體組織或器官和合成或再生損傷組織或器官，具有延長病人生命、提高病人生存質(zhì)量等作用，在醫(yī)療方面被廣泛應(yīng)用。
(7)環(huán)境降解高分子材料。高分子材料在發(fā)生降解反應(yīng)的條件有許多，如機(jī)械力的作用下發(fā)生的降解稱為機(jī)械降解，此外在化學(xué)試劑的作用下可發(fā)生化學(xué)降解，在氧的作用下可發(fā)生氧化降解，在熱的作用下可發(fā)生熱降解，在光的作用下可發(fā)生光降解，在生物的作用下可發(fā)生生物降解等。具有此類功能的高分子稱為環(huán)境降解高分子材料。
(8)高分子功能膜材料。高分子功能膜是一種具有選擇性透過能力的膜型材料，同時(shí)也是具有特殊功能的高分子材料，一般稱為分離膜或功能膜。使用功能膜分離物質(zhì)具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)：具有較好的選擇性透過性，透過產(chǎn)物和原產(chǎn)物位于膜的兩側(cè)，便于產(chǎn)物的收集;分離時(shí)不發(fā)生相變，同時(shí)也不耗費(fèi)相變能。從功能的角度，高分子分離膜具有識(shí)別物質(zhì)和分離物質(zhì)的功能，此外，它還有轉(zhuǎn)化物質(zhì)和轉(zhuǎn)化能量的其它功能。利用其在不同條件下顯出的特殊性質(zhì)，已經(jīng)在許多領(lǐng)域獲得應(yīng)用。
3 功能高分子材料的發(fā)展前景
人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)離不開材料，材料的發(fā)展關(guān)系到社會(huì)發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)以及國家的安全，同時(shí)也是體現(xiàn)國家綜合實(shí)力的重要標(biāo)志。高新技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的基石離不開高分子材料，國民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)以及國家安全不可或缺的重要保證同樣也離不開高分子材料。而功能高分子材料由于其優(yōu)越性，使得其在材料行業(yè)中發(fā)展迅速。
未來材料科學(xué)與工程技術(shù)領(lǐng)域研究的重要發(fā)展方向離不開功能高分子材料，材料、信息和能源理所當(dāng)然的被評為新科技革命時(shí)代的三大根基，信息和能源發(fā)展離不開材料領(lǐng)域中功能高分子材料作為它們物質(zhì)基礎(chǔ)所起到的重要作用，新型功能高分子材料的研究與發(fā)展主要取決于現(xiàn)代學(xué)科交叉程度高這一特點(diǎn)。在傳統(tǒng)的三大合成材料以外，陸陸續(xù)續(xù)又出現(xiàn)了具有光、電、磁等特殊功能的高分子材料以及功能高分子膜，同時(shí)也出現(xiàn)了生物高分子材料，隱身高分子材料等許多具有特殊功能的高分子材料，與此同時(shí)功能高分子材料的發(fā)展速度依然保持著加快的狀態(tài)，顯然它們對新技術(shù)革命影響非常之大。這些新型的功能高分子材料在我們的尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中扮演著越來越重要的角色，21 世紀(jì)人類社會(huì)生活必將與功能高分子材料密切相關(guān)。
4 結(jié)束語
功能高分子材料是一門研究高分子材料變化規(guī)律以及實(shí)際應(yīng)用技術(shù)的一門學(xué)科，在高分子材料科學(xué)領(lǐng)域中的發(fā)展速度是最快的，同時(shí)也是與其它科學(xué)領(lǐng)域交叉最為密切的一個(gè)研究領(lǐng)域。它是以高分子物理、高分子化學(xué)等相關(guān)學(xué)科為基礎(chǔ)，同時(shí)與物理學(xué)和生物學(xué)以及醫(yī)學(xué)密切聯(lián)系的一門學(xué)科。因此學(xué)習(xí)這門學(xué)科能讓我們很好的將高分子學(xué)科的知識(shí)綜合運(yùn)用起來，進(jìn)而使我們對高分子學(xué)科有更深刻的認(rèn)識(shí)，讓我們受益匪淺。
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