摘要:当今世界,经济高速发展,社会生产力明显提高,传统材料已无法满足人们日益增长的需求,高分子材料的应用越来越广泛。随着生产和科学技术的发展和对知识的追求,材料的性能越来越完善。高分子材料作为现代社会的一种重要的材料,被广泛应用于工业生产的各个领域,与传统材料一起为人类服务。本文就高分子材料的发展现状与发展趋势进行了简要阐述。
关键词:高分子材料;发展;趋势
现在高分子材料已经同金属材料及无机非金属材料一样,成为一种重要的材料,在机械工业、燃料电池、农业种子处理及智能隐身技术等各个领域都发挥着重要的作用,换句话说,人类进入了聚合物时代,高分子材料的应用已经从工农业生产渗透到人们的衣食住行。目前为满足人们的生活生产需求以及市场的需要,我国重点对工程、复合、液晶高分子、高分子分离和生物医药这5项高分子材料进行研究,并已取得重大成果。
一、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机化合物,每个分子可含几千、几万甚至几十万个原子,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之间。如表1所示。
(2)高分子材料主要包括塑料、橡胶、化纤等,是以高分子化合物为主要组分的材料。
二、高分子材料的发展现状
作为一种重要材料,经过五十多年的发展,各个工业领域都可以见到高分子材料的应用。高分子材料被越来越多地应用到国民经济和现代生活中,预示高分子时代的来临。高分子材料工业不仅在工农业生产中应用颇多,而且为人民服装、食品、住房等不断提供各种新型材料,而且为高科技材料的开发提供了越来越多有效的高性能结构材料和功能材料。近年来,随着先进技术领域的发展,为了满足这一发展和进一步发展的需要,高分子材料的功能越来越完善,取得重大突破。
三、高分子材料各领域的应用
1.高分子材料在机械工业中的应用
高分子材料在机械工业中的应用正变得越来越普遍。“塑料替代钢”和“塑料代铁”在材料科学研究中已经变得非常流行和重要。这种类型的研究扩大了用于制造机械产品的材料的范围。如聚氨酯弹性体,具有相当优良的耐磨性,但是在某些有机溶剂中,其耐磨性比其他材料低。聚氨酯弹性体可制成浮选机叶轮,盖板,广泛用于具有磨损条件的浮选机械。
2.高分子材料在燃料电池中的应用
聚合物电解质膜的厚度对电池的性能有很大的影响。薄膜的厚度可以大大降低电池的内阻,实现大功率输出。全氟磺酸质子交换膜的大分子主链结构具有良好的机械强度和化学耐久性。含氟化合物具有疏水性,并且容易将多余的水分排出。但是,操作过程中电池的保水率会下降,电解质膜的导电率因此受到影响,因此有必要加湿反应气体。
3.高分子材料在现代农业种子处理中的应用
高分子材料在现代农业种子处理中的应用:新型种子处理一般是使用干湿聚合物成膜剂的物理涂层,来包裹种子。种子表面涂层使用聚合物成膜剂将农药和其他成分涂覆在种子表面上。种子物理制粒将种子和其他聚合物材料混合成粒料以改善机械播种的种子外观和形状。现代农业种子加工中高分子材料的研究开发:种子处理用高分子材料已逐渐从石油基高分子材料进化为天然和功能高分子材料。
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4.高分子材料在智能隐身设备中的应用
智能隐形材料是随着智能材料和设备隐身要求的发展而开发的一种功能材料。它是一种功能信息传感功能和信息处理功能、自动调整自身电磁特性、自我指导和对信号的最佳响应的材料/系统。与传统的奢侈隐身和内在雷达波隐身思维设计不同,它为隐身材料的开发设计提供了新的思路,是隐身技术发展的必然趋势。
四、高分子材料的发展前景
1.高性能化
目前,世界上有机高分子材料的研究正在不断地加强和深入。一方面,对重要的通用有机高分子材料继续进行改进和推广,性能得到不断改善,可以在很多领域见到这种材料。另一方面,考虑到人类自身的需求,一些性能卓越的多功能材料也在研发中,成果相当显著,如仿生高分子材料、高分子智能材料等。这类高分子材料在宇航、建筑、机器人,仿生和医药领域已显示出潜在的应用前景。目前,已经开发了各种新型功能性高分子材料,例如可以像金属一样导热的聚合物,并且可以吸收自身重量的数千倍。鉴于上述发展,聚合物吸收材料,光阻材料,大分子分离膜和聚合物催化剂都是功能聚合物的研究方向。简而言之,有机高分子材料正在开辟更多的应用领域,人们的生产和生活会因此发生翻天覆地的变化。
2.复合化
复合材料可以克服单一材料的缺点和不足,发挥不同材料的优势,进而应用到许多高分子材料所无法触及的领域。高性能结构复合材料是一个关键的具有战略意义的材料。目前,它们主要用于航空航天、船舶制造等领域。未来,研究人员会致力于开发具有优良综合性能的复合材料,开发并合成具有优异的成型加工性以及优异的耐热性的基体树脂,改善界面性能,改善粘结性能,改进评估技术。
3.智能化
高分子材料的智能化是一个具有挑战性和重要的问题。智能材料由具有生物体拥有的先进智能的材料制成,可随外界条件的变化而有意识地调节、修饰和修复。智能高分子材料种类繁多,各种智能凝胶,智能薄膜,智能纤维和智能粘合剂属于智能高分子材料类。由于高分子材料与具有感官、加工和执行功能的生物体具有非常相似的化学结构,因此它更适合于制造智能材料并组成系统,并且与生物体的功能接近,因此其研究和开发得到广泛开展。
4.绿色化
尽管中国目前的经济社会发展水平不断提高,但也带来了严重的环境污染问题,这已经阻碍了国民经济的可持续发展。为了改善这个问题,节能环保研究已经在很多领域进行,材料科学领域也不例外。同时,绿色材料技术也有利于实现材料的反复回收利用,这些都是为了减少资源开采,对控制环境污染具有重要意义。
五、结束语
改革开放以来,中国的科学技术取得了飞速的发展和进步,材料科学得到了明显的改善,在人类社会生产和生活中发挥了重要作用。高分子材料,特别是智能高分子材料的出现对社会生产力和生产方法的产生有很大的影响,直接促进人类物质文明和精神文明建设。的确,目前的聚合物材料在开发和应用的过程中也存在一些问题,但是我相信,随着高分子材料的不断发展,这些问题将被逐一克服,在我们面前会出现更多、更好、更实用的聚合物材料。
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论文作者:陈丽,贾永杰,所平原
论文发表刊物:《基层建设》2018年第15期
论文发表时间:2018/7/11
标签:高分子材料论文; 材料论文; 聚合物论文; 智能论文; 种子论文; 领域论文; 功能论文; 《基层建设》2018年第15期论文;