王昱超

摘要 隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和生產(chǎn)力的顯著提高，以及經(jīng)濟(jì)社會的飛速發(fā)展，高分子材料的應(yīng)用也越來越廣泛，人們對高分子材料的性能提出了更高的要求，因此對其的研究力度也越來越大。本文將介紹高分子材料的研究現(xiàn)狀和發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞 高分子材料；研究現(xiàn)狀；發(fā)展前景

中圖分類號 TB3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2095-6363（2016）14-0008-01

1高分子材料的基本概念

1）高分子化合物指分子量很大的有機(jī)化合物，每個分子可含幾千、幾萬甚至幾十萬個原子，也叫高聚物或聚合物；分子量<500，叫低分子；分子量>500，叫高分子，一般高分子材料的分子量在103～106之間。如表1所示。

2）高分子材料指以高分子化合物為主要組分的材料，主要包括塑料、橡膠、化學(xué)纖維等。如圖1所示。

2高分子材料的研究現(xiàn)狀

現(xiàn)在高分子材料已經(jīng)同金屬材料及無機(jī)非金屬材料一樣，成為一種重要的材料，在機(jī)械工業(yè)、燃料電池、農(nóng)業(yè)種子處理及智能隱身技術(shù)等各個領(lǐng)域都發(fā)揮著重要的作用，也就是說人類已經(jīng)進(jìn)入高分子時代，從工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)到人們的衣食住行方方面面都滲透著高分子材料的應(yīng)用。目前為滿足人們的生活生產(chǎn)需求以及市場的需要，我國重點(diǎn)對工程、復(fù)合、液晶高分子、高分子分離和生物醫(yī)藥這5項(xiàng)高分子材料進(jìn)行研究，并已取得重大成果。

2.1高分子材料應(yīng)用于機(jī)械工業(yè)

目前材料科學(xué)研究的重點(diǎn)和熱門是“以塑代鋼”和“以塑代鐵”，此類研究不僅能夠拓寬材料的選擇范圍，而且比高消耗又笨重的傳統(tǒng)材料更加經(jīng)濟(jì)耐用、安全輕便。例如聚甲醛材料的突出特點(diǎn)是具有耐磨性，經(jīng)機(jī)油、四氟乙烯、二硫化鑰等改性后，其磨耗系數(shù)和摩擦系數(shù)減小，被大量應(yīng)用于各種螺母、齒輪、凸輪、軸承、各種導(dǎo)軌及泵體等機(jī)械零件的制造。

2.2高分子材料應(yīng)用于燃料電池

高分子電解質(zhì)可大大減薄膜的厚度，從而大大降低電池內(nèi)阻，使輸出功率增大。全氟磺酸質(zhì)子交換膜具有很好的化學(xué)耐受性和機(jī)械強(qiáng)度，同時氟素化合物的僧水性能良好，易于使水排出，但是也降低了電池運(yùn)轉(zhuǎn)時的保水率，影響了膜導(dǎo)電性，經(jīng)高分子電解質(zhì)膜加濕技術(shù)后，雖保證了其導(dǎo)電性，但也帶來了電池尺寸變大、系統(tǒng)復(fù)雜化等一系列問題?，F(xiàn)在研究者正關(guān)注能耐高溫的增強(qiáng)型全氟磺酸型等高分子材料。

2.3高分子材料應(yīng)用于農(nóng)業(yè)種子處理

在農(nóng)業(yè)上一般將高分子材料制成干型或者濕型成膜劑，用于包裹種子，不僅可以將農(nóng)藥和其他物質(zhì)固定在種子表面，還可以改變種子的形狀，以便于機(jī)械播種，節(jié)省人力物力。目前用天然型及功能型高分子材料處理種子的技術(shù)正逐步推廣，例如多糖類的天然高分子材料及利用可持續(xù)生物資源開發(fā)的種衣劑等。

2.4高分子材料應(yīng)用于智能隱身技術(shù)

智能隱身材料能夠感知外界信號并能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行處理，具有自動調(diào)節(jié)電磁特性、自我指令及響應(yīng)等功能。在分子水平上通過化學(xué)鍵、氫鍵等對高分子聚合材料進(jìn)行設(shè)計(jì)組裝，制成集多種智能特性于一身的智能隱身材料是目前隱身材料發(fā)展的重要方向。

3高分子材料的發(fā)展前景

3.1高性能化

基于目前航天航空、汽車工業(yè)、電子信息技術(shù)及家用電器等領(lǐng)域?qū)Σ牧夏透邷?、耐老化、耐磨損、耐腐蝕性等要求的不斷提高，為高分子材料的研發(fā)提供了重要方向。高性能化的高分子材料的發(fā)展趨勢是通過合成、共聚、共混及交聯(lián)等工藝，改變催化體系，用新的加工方法改變聚態(tài)結(jié)構(gòu)，再在微觀復(fù)合方法下，改良高分子材料的性能特點(diǎn)。

3.2高功能化

功能性的高分子材料是目前材料領(lǐng)域中最具活力的新生領(lǐng)域，現(xiàn)已研究出各種各樣的高功能化高分子材料，例如具有導(dǎo)電導(dǎo)熱性能的高吸水性聚合物，可當(dāng)作醫(yī)用高分子材料用于人造器官的制造。目前高分子吸水性材料、高分子分離膜、光致抗蝕性、高分子催化劑等都是研究者關(guān)注并研究的對象。

3.3復(fù)合化

復(fù)合材料可集多種不同材料優(yōu)點(diǎn)于一身，克服了單一材料的缺陷，從而擴(kuò)大了高分子材料的應(yīng)用領(lǐng)域，也提高了其經(jīng)濟(jì)效益。目前復(fù)合化的材料主要應(yīng)用于航天航空、海洋、造船等工程領(lǐng)域，并且正在研發(fā)大規(guī)模高性能的纖維增強(qiáng)型材料，合成具有高強(qiáng)度、耐熱性的基本樹脂，進(jìn)一步提高其界面性能和粘結(jié)性能。

3.4智能化

高分子材料的智能化是高分子材料中最具挑戰(zhàn)性的一項(xiàng)重大課題，是賦予高分子材料以生物智能，使其具有自我診斷修復(fù)及識別應(yīng)答等特性。針對人體狀態(tài)將智能材料制成調(diào)節(jié)及控制藥劑釋放的微膠囊材料，針對生物體生長及愈合的規(guī)律將智能高分子材料又制成人造血管人造骨等醫(yī)用材料。智能材料的研發(fā)的高分子材料質(zhì)的飛躍，是新材料、生物技術(shù)、分子原子級工程技術(shù)和人工智能等學(xué)科相結(jié)合的產(chǎn)物。

3.5綠色化

高分子材料雖然為人們的日常生活帶來了極大的便利，但其帶來的環(huán)境污染問題仍然不容小視，這就使得高分子技術(shù)朝著節(jié)約能源、綠色環(huán)保的方向發(fā)展，選用可持續(xù)無毒害的原料，利用可再生的資源合成綠色高分子材料，實(shí)現(xiàn)高分子材料的循環(huán)利用，如圖2所示。

4結(jié)論

我國對高分子材料的研發(fā)起步較晚，但已建立了相對完善的研發(fā)、生產(chǎn)體系，并在諸多領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用，帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。但不能止步不前，還應(yīng)繼續(xù)致力于新型高分子材料的研發(fā)，提高技術(shù)水平，改進(jìn)催化體系和方法，使高分子材料綠色化和智能化，才能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)需要和市場需求。endprint