关键词：智能高分子材料；建筑工程；应用
1．导电高分子材料
在建筑工程中应用最广泛的智能高分子材料之一便是导电高分子材料，这类材料能实现光能和电能、热能和电能的相互转化。其中，实现光能和电能相互转化的导电高分子材料常用于能源材料和发光材料，如聚合物发光二极管(PLED)和聚合物太阳能电池；能实现热能和电能的相互转化的材料则常用于室内或墙体的保温材料。
与常见无机发光二极管(LED)和有机小分子发光二极管(OLED)相比，PLED的成本较低、对环境污染较小，而且随着喷墨打印技术的发展，PLED的制备、加工变得更加容易。PLED是一种以高分子材料为基体的材料，具有较突出的耐化学腐蚀性和耐候性，并且借助高分子材料优异的柔性和加工性能，可以制备出形状各异、美观大方的发光家具、发光地板、发光墙体等。聚合物制备的PLED器件具有较高的发光效率，且发光颜色和光强可以较容易地通过改变聚合物结构来进行调节，在建筑工程领域的应用前景较广泛。另外，可应用于制备PLED的聚合物材料种类繁多，如聚苯预聚体、聚苯胺、聚芴、聚噻吩等共轭高分子材料；以高分子骨架为配体的稀土金属配合物等。
聚合物太阳能电池不仅实现了光能向电能的转化，向建筑物提供动力和能量，而且该领域的研究还打破了人们对传统太阳能电池器件的固有看法。与传统的硅太阳能电池相比，聚合物太阳能电池具有更低的成本，且对环境的污染程度更低，尤其是建立在具有优异柔性和加工性能的高分子材料基础上，结合现在的印刷技术，使得聚合物太阳能电池在建筑工程中应用时，施工操作过程更为简便。另外，聚合物太阳能电池可以制备出满足人们需求的各种形状的器件，优化了人们的居住环境。聚对苯乙炔是一种导电高分子材料，在聚合物太阳能电池中是一种性能良好的电子给体，该材料的发现及其光电性能的研究是聚合物太阳能电池发展史上里程碑式的科研成果。经过近30年的研究，在以富勒烯为电子受体时，可组装出光电转化效率高达4%～5%的聚合物太阳能电池器件。但是，与传统硅太阳能电池相比，聚合物太阳能电池的光电转化效率依然较低，为了进一步优化聚合物太阳能电池的性能，实验室和工业通常从两个方面进行研究。其一，是寻找性能更为优异的导电聚合物。低能带间隙的导电高分子材料通常是应用潜力比较大的电子给体材料，这类材料主要有聚噻吩、聚芴、吡咯–吡啶共聚物以及这些聚合物的衍生物。电子受体材料一般为共轭导电高分子材料，一方面要求受体材料和给体材料有一定的相容性，另一方面又需要两者之间存在一定的相分离，从而产生有利于提高光电性能的异质结构。常见的电子受体材料含有对苯撑结构的杂环共聚物以及如苯并咪唑-苯并菲咯啉共聚物的梯形共聚物，这些聚合物的平面结构使电子受体材料具有较好的导电性能和电子传导率，进而提高聚合物太阳能电池光电转化效率。另外，对器件的结构优化也是提高聚合物太阳能电池光电转化率的又一有效途径。2009年，美国Solarme能源公司通过优化器件结构制备出了光电转化率高达7.9%的聚合物太阳能电池器件，并且生产成本仅为传统硅太阳能电池的80%左右实验室中将可吸收不同波段光能的聚合物太阳能电池器件进行串联，又一次提高了聚合物太阳能电池的光电转化率(8.62%)。2010年，日本的SumitomoChemical公司将可吸收红外光波段的导电聚合物材料集成这种串联型的器件，制备出了光电转化效率达10.6%的聚合物太阳能电池。而只要太阳能电池的光电转化率高于7.0%便可应用于日常生活和生产中，这说明聚合物太阳能电池已足够为建筑工程领域提供动力支持。
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2．直接节能型高分子材料
一般来说，对建筑材料的外墙要求是比较高的，外墙与外界环境直接接触，要满足防水、防火、防火、耐磨性等各种功能，通常都是使用聚氨酯、酚醛树脂和高分子包覆的相变复合材料作为外墙部分的高分子材料，这些高分子聚合的材料可以很好的满足建筑工程的安全性能以及保温性能，另外，大大简化了施工的繁杂度，简化了施工过程。
相比于其它材质，硬质聚氨酯泡沫塑料的闭孔率较高，而且其导热率也相对较低，因此其保温效果很好，满足建筑质量的保温性能，是一般材质比不了的。由于聚氨酯的这个特性，水分很难进入材料的内部，所以它的防水性能较好，维持了尺寸上的稳定。硬质聚氨酯泡沫的粘着性要比聚氨酯泡沫强，方便了建筑施工中的操作。但是，聚氨酯的防火性能不行，它的仿活性能较低，很容易燃烧，它的保温性比建筑中其它应用到的材质保温性要低，因此，在使用中不得不考虑这个因素。但是随着科技的发展，在高分子研究上取得了不菲的成就，已经研制出了复合阻燃剂有效改善了聚氨酯这个缺点，从而解决了施工上的难题。目前，通过发现酚醛树脂，也很好的解决了聚氨酯防火性较差的这个特点，有效提升了其热稳定性。
3．功能性节能或储能高分子材料
功能性节能或储能高分子材料在建筑工程的应用中主要使用的材料是聚合物太阳能电池以及热致变色型高分子材料。聚合物太阳能电池不会造成污染，而且制作的成本不高，质量较轻，因此已经慢慢取代了以前的太阳能电池，成为新型太阳能电池的材料。其原理是利用光打伏效应，将光能转化为电能的形式，从而进行利用。不过在使用的初期，其转换效率较低，而且可供使用的时间很短。不过随着技术水平的提升，已经慢慢研制出了聚对苯乙炔以及低能带间隙聚合物等高分子材质，这种材质的研发，对于改善聚合物太阳能电池初期的问题具有较明显的效果，因此，这种太阳能电池的应用越来越广泛。材料的质量高低，与组成的分子材料有密切的关系，一般情况下，一种事物的发展，可以带动与之相关的事物发展，就如聚合物太阳能电池的发展，与聚合物电子受体材料之间的联系就存在很大的联系。当然，随着我国建筑工程的进步，对质量材料的要求会越来越严格，因此，聚合能太阳电池的制备也需要不断发展，对其光电转换效率的要求也会越来越高，随着科技水平的提升，人们对其研究力度的加强，必然会不断完善高聚合物太阳能电池的使用。目前，热致变色高分子材料受温度的影响较大，这种分子材料的应用较广，给我们日常生活带来许多便利，最重要的是，在节约能源方面，起到了很重要的地位。
4.结束语
智能高分子材料种类繁多，包括自修复高分子材料、导电高分子材料、环境敏感型高分子材料等。其中，自修复高分子材料在受到损伤后实现自我修复，提高建筑工程施工的安全性和环保性，延长使用寿命，降低生产成本；导电高分子材料可以实现电能与光能、热能的相互转换，为建筑物提供能源、热量或照明；环境敏感型高分子材料则会根据环境改变自身性能，以满足居民对建筑物的多功能性要求。智能高分子材料不仅可以提高建筑物的智能化和人性化，还可以改善建筑的美观程度，改善居民的物质和生活环境，具有较为广泛的应用前景。
参考文献
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[4]武帅,鲁云华.功能高分子材料发展现状及展望[J].化工设计通讯.2016(04).
论文作者:王曼
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第10期
论文发表时间:2017/10/26
标签：太阳能电池论文; 聚合物论文; 高分子材料论文; 材料论文; 性能论文; 光电论文; 聚氨酯论文; 《建筑科技》2017年第10期论文;