引言
随着人类科技的发展和进步,功能高分子材料不管是纯天然的还是合成的都成为人类生产生活中不可缺少的重要材料,给人类生活带来诸多便利,但是在具体的使用过程中会受到诸多因素的影响,影响材料功能的发挥。所以研究和分析功能高分子材料有重要意义。
1功能高分子材料结构特征
通过对现代材料的分析可知,其材料的种类丰富多样,如果按照材料主要的特征和组成成分对材料进行划分,可以分为:金属、陶瓷、高分子等;如果按照材料在生活和生产的用途上进行划分,可以将其主要分两种,即:有结构、有功能性。功能高分子材料从本质上来,它是属于一种功能材料范畴,主要是指由分子量相对比较大的长链分子组合而成的一种高分子及其复合材料,其特性具有和能完成的一种特殊功能。简单来讲,功能高分子材料主要是指可以表现出多种特性的一种材料,其特性包括:力学、电、磁、光等,其结构特征如下表示:
1.1主链型
其功能基团主要为高分子链单元,所以,主链的本身它具有非常强大的一种功能作用,例如:在聚乙炔分子链中的一种双键结构,它不仅可以使分子链构成一种大T键,而且还可以使其在特定的环境下,呈现出一种具有导电性的功能。
1.2侧链型
功能基团主要是在高分子链一侧的位置上,在分子的主链上通过进行接枝可以起到显著的功能。例如:酸基接在苯乙烯主链上可以起到一定的积极作用,一方面,可以对特定物质起到吸水的作用;另一方面,他可以将不同离子进行交换。
1.3接合型
除了功能高分子材料与金属接合而成的层状复合物,可以通过利用该界面的作用对信息进行转变,从而转变成具有科学性的电动势,有研究学者发现,能高分子材料与半导体进行接合可以转变成电动势。其中有机导体传感材料和半导体传感材料就属于其中的一种。
2功能高分子材料的发展现状
对于人们而言,功能高分子材料给生活带来了很多的好处,在生活中应用的最为广泛的有如下几种:①具有光功能的高分子材料。在光的作用条件下材料内部发生物理变化而产生的变色或电流情况,如光致变色、光导电等。甚至还会发生一些化学变化,如光交联、光分解等所具备光特性的都是高分子材料,这种材料常用于太阳能与电子工程开发中;②液晶高分子材料。液晶高分子材料属于一种新型的功能高分子材料且被受到了广泛的应用。而主要是由纤维与树脂合成的,进而实现微观上的分子组合。通俗点来说就是在选择柔性高分子基体中,选出最好的高分子,然后在分散来得到一些材料。液晶高分子最大的特点在于强度高、数量大,并且质地好,所以被广泛的应用到了生活中;③具有电功能的高分子材料。电功能高分子材料在一些特定的条件下电学性质就会相当的强,如导电、介电、铁电、压电、光电、热电等。按照功能划分又能够分为:电绝缘性高分子材料、导电高分子材料、高分子电活性材料、高分子光导材料、高分子驻极体、高分子介电材料等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而按照组成情况又能分为:复合电功能材料以及结构型电功能材料。而电功能高分子材料应用在电子器件、静电复印等比较常见。
3我国功能高分子材料的未来发展
3.1功能高分子材料研究发展方向
前面说过我们国家功能高分子材料产业的底子薄,基础差,所以需要首先借鉴的就是国际上相关产业的发展,通过翻阅相关的文章,笔者认为功能高分子材料的发展会有以下几个特点。第一是高性能化。从研发方向上,我国未来功能高分子材料的发展方向要在增强高分子材料的物理性质方面,如提高耐高温性、耐腐蚀性、抗氧化和老化性作为未来发展的重点。例如可以通过新的加工技术改变相关材料的的结构,或者通过微观复合方法对高分子材料进行改性等提高材料的性能,这对于功能高分子材料应用到汽车、航天、电子信息技术和家用电器等行业来说有着重大的意义。第二,高功能化。高功能化就是增强和改善高分子材料的原有功能,增加其使用的范围。比如具备更好功能的导热导电高聚物、更高吸水性能的树脂、更尖端的医用人造器官等高分子材料。并将应用扩展到其他更多方向。第三,智能化。所谓的智能化,是利用高分子材料对信息的存储、传递甚至是处理功能,使高分子材料能自主进行思考,如进行自我诊断、自我修复,或者自我识别和提出自我升级等能力。这将是对我国的功能高分子材料研究的一次重大挑战,如果能取得突破,将会为我国的高分子智能材料领域和人工智能的发展带来质的飞跃;最后是绿色化,高分子材料进入了我们的生活的方方面面,并且有难以替代的作用,但是由于某些功能基团具有一定的毒性和污染,因此由此而来的环境问题同样不容忽视,同样我们也寄希望于通过研究开发新型聚合反应、选用无毒无害的原料、高分子材料的再循环利用这几个方面入手,不仅能改善现有材料的毒副作用,更可以研发出消除大气污染、水污染等环境污染的高分子材料,改善我们的行业环境和生态生活环境,发展绿色环保理念,促进社会和谐发展。
3.2功能高分子材料的应用前景
未来的功能高分子材料应用,将会有更多的领域会广泛运用。尤其是随着现代材料技术的高速发展迅速,将会催生更多先进复合高分子材料,依仗其性能优势的结构特征,赋予了功能高分子材料更为广阔的应用空间,促使其将向航空航天、医疗卫生、家居生活等众多领域发展,为科技生活带来更多的便利。以生物医学领域为例,我国生物医学用功能高分子材料的发展非常迅速,随着我国老龄人口的增加,医学功能高分子材料将在植入性医疗器械领域得到更为广泛的应用。随着再生技术和干细胞技术的应用,对新材料的要求是能够模拟生物的结构,恢复和改进人体组织与器官的功能,最终实现组织和器官的再生,这将是生物医学高分子材料的发展方向。在医疗器械领域,尤其会在下面三个方面求得突破:首先是可以应用到3D打印技术的人工器官所使用的高分子材料,和能促使其保持生物活性并可能促使器官再生。其次是包括人工晶体在内的高性能的医用塑料,也会有很大的发展空间,这必将为医学和高分子材料的发展奠定坚实的基础。最后是高分子药物,尤其是一些具有特殊功能基团的高分子聚合物,在改善药品质量和研发新型药物传输系统中发挥了重要作用。功能高分子材料在药物的研发上,极有可能有助于新的药品剂型的研发以及缓释和靶向作用,另一方面可以研发出新的药物。相信未来随着我国经济实力的变强,我们在相关的领域和发展必将取得重大突破,有效研究出更多的功能高分子材料,为生物医学的良好发展提供前提条件。
结语
综上所述,随着社会经济的发展,科学技术的进步,使能高分子材料也在逐渐深入。在激烈的市场竞争环境下,不仅增加了对高分子材料的需求,同时对高分子材料的质量也提出了更高的要求和标准。
参考文献
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论文作者:邹石川
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/27
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