高分子材料的特点范文1
较详细地评述了高分子材料的研究方向和应用发展方向.
关键词：高分子材料 应用 现状 发展
高分子材料（macromolecular material），以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。
高分子材料按来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂，标志着人类应用合成高分子材料的开始。现代，高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料。
高分子材料的结构决定其性能，对结构的控制和改性，可获得不同特性的高分子材料。高分子材料独特的结构和易改性、易加工特点，使其具有其他材料不可比拟、不可取代的优异性能，从而广泛用于科学技术、国防建设和国民经济各个领域，并已成为现代社会生活中衣食住行用各个方面不可缺少的材料。很多天然材料通常是高分子材料组成的，如天然橡胶、棉花、人体器官等
目前，高分子材料的应用现状主要有以下几个方面：
1.传统产品
如纤维、橡胶、塑料等等
2.高分子分离膜
高分子分离膜是用高分子材料制成的具有选择性透过功能的半透性薄膜。采用这样的半透性薄膜，以压力差、温度梯度、浓度梯度或电位差为动力，使气体混合物、液体混合物或有机物、无机物的溶液等分离技术相比，具有省能、高效和洁净等特点，因而被认为是支撑新技术革命的重大技术。
3.高分子磁性材料
高分子磁性材料，是人类在不断开拓磁与高分子聚合物(合成树脂、橡胶)的新应用领域的同时，而赋予磁与高分子的传统应用以新的涵义和内容的材料之一。早期磁性材料源于天然磁石，以后才利用磁铁矿(铁氧体)烧结或铸造成磁性体，现在工业常用的磁性材料有三种，即铁氧体磁铁、稀土类磁铁和铝镍钴合金磁铁等。它们的缺点是既硬且脆，加工性差。为了克服这些缺陷，将磁粉混炼于塑料或橡胶中制成的高分子磁性材料便应运而生了。这样制成的复合型高分子磁性材料，因具有比重轻、容易加工成尺寸精度高和复杂形状的制品，还能与其它元件一体成型等特点，而越来越受到人们的关高分子材料。
4.光功能高分子材料
所谓光功能高分子材料，是指能够对光进行透射、吸收、储存、转换的一类高分子材料。目前，这一类材料已有很多，主要包括光导材料、光记录材料、光加工材料、光学用塑料(如塑料透镜、接触眼镜等)、光转换系统材料、光显示用材料、光导电用材料、光合作用材料等。光功能高分子材料在整个社会材料对光的透射，可以制成品种繁多的线性光学材料，像普通的安全玻璃、各种透镜、棱镜等;利用高分子材料曲线传播特性，又可以开发出非线性光学元件，此外，利用高分子材料的光化学反应，可以开发出在电子工业和印刷工业上得到广泛使用的感光树脂、光固化涂料及粘合剂;利用高分子材料的能量转换特性，可制成光导电材料和光致变色材料;利用某些高分子材料的折光率随机械应力而变化的特性，可开发出光弹材料，用于研究力结构材料内部的应力分布等。
5.高分子复合材料
高分子材料和另外不同组成、不同形状、不同性质的物质复合粘结而成的多相材料。高分子复合材料最大优点是博各种材料之长，如高强度、质轻、耐温、耐腐蚀、绝热、绝缘等性质高分子结构复合材料包括两个组分：增强剂。为具有高强度、高模量、耐温的纤维及织物，如玻璃纤维、氮化硅晶须、硼纤维及以上纤维的织物;基体材料。主要是起粘合作用的胶粘剂，如不饱合聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺等热固性树脂及苯乙烯、聚丙烯等热塑性树脂，这种复合材料的比强度和比模量比金属还高，是国防、尖端技术方面不可缺少的材料。
目前，我国高分子材料应在进一步开发通用高分子材料品种、提高技术水平、扩大生产以满足市场需要的基础上，重点发展以下方向：
1.工程塑料
全世界通用热塑性树脂约占97%，工程塑料的生产规模远不如通用塑料，但因市场的需求,近年来其发展的速度则远远高于通用塑料,年均增长率达7%~8%。近年来工程塑料的发展方向是研究开发工程塑料高分子合金、发展超韧尼龙、超韧聚甲醛、耐应力开裂聚碳、聚苯醚和聚矾等高性能合金研究开发特种工程塑料,如聚酞亚胺。
2.复合材料
复合材料合成一种新材料使之满足各种高要求的综合指标。复合材料的发展可以分为4个方面。一是以玻璃纤维增强为手段,对大品种塑料进行改性研究开发新的复合工艺；二是采用高性能增强剂如碳纤维等来增强耐高温等高性能树脂；三是开发新型热塑性树脂基体如热塑性聚酞亚胺；四是研究开发功能复合材料,如压电材料等。
3. 液晶高分子材料
液晶聚合物是介于固体结晶和液体之间的中间状态的聚合物 ,其分子排列的有序性虽不如固体晶体那样有序,但也不是液体那样的无序 ,而是具有一定的 一维或二维 有序性 ,当加工此种聚合物 ,如纺丝或注射成型时,其分子发生取向 这种分子取向一旦冷却即被固定下来,从而具有不寻常的物理和机械性能。
高分子材料的特点范文2
1贯彻结构-性能关系的教学主线
目前合成纤维、合成橡胶、塑料、涂料、高分子粘合剂等高分子材料的应用十分广泛，然而该类材料分子内缺乏反应基团，化学与物理性质较为单一，属于常规高分子材料。相对而言，功能高分子材料则具有光、电、力、热、磁、化学、生物等性能，在化工、环保、能源、信息、医药、农业等领域具有独特的应用价值。功能高分子材料之所以具有不同于常规高分子材料的独特性能，主要与其结构具有直接关系。功能高分子材料学科的主要任务是研究影响材料性能的因素，尤其是结构与性能之间的关系，从而设计出满足工业生产与人们生活所需的各种新型功能材料。因而结构-性能关系在功能高分子材料课程中具有重要地位，它不仅是学生理解材料性能的理论基础，同时也是设计新型功能材料的所遵循的规律。因而，在课堂教学过程中需要贯彻结构-性能关系的教学主线，使学生能够利用结构-性能关系来理解每一类功能高分子的性质特点，进而以此为基础有能力学习并设计新型功能高分子材料。
尽管材料学科中结构-性能关系的研究已经很多，但是功能高分子材料有其自身特点，即存在分子、超分子、微观、宏观等不同层次的结构。层次不同的结构对于材料性能具有不同的影响，因而功能高分子材料的结构-性能关系是学生最难掌握的内容，既是教学的重点也是难点。对此，在课堂教学过程中不仅需要在课程的概述部分重点讲述不同层次结构对于材料性能的影响规律，而且需要在每一章结合实例具体讲解不同类型高分子材料的结构-性能关系，从而使学生能够深入理解并掌握该重要规律。
功能高分子材料的结构具有元素组成、官能团结构、高分子链段结构、高分子微观构象结构、材料的超分子结构和聚集态、材料的宏观结构等不同的层次，依次包括原子、原子团、链段、分子、超分子的微观尺度结构以及宏观结构，其中官能团结构和分子链结构是两个重点内容，前者决定了分子的大部分化学性质，而后者主要影响材料的物理化学性质。例如，高分子还原剂的还原能力来源于分子中包含的有机锡、硫醇等还原性基团，而高分子骨架主要使还原剂的分子量增大、溶解度降低，从而在保持小分子还原剂的还原能力的同时具有不溶性，从而使产物的分离纯化工艺大大简化。
2通过前沿进展专题补充知识结构
功能高分子材料是一门交叉学科，涉及化工、电子、信息、生命、医学、能源等多个领域，并与相关学科存在深入而广泛的交叉融合，因而功能高分子材料的知识结构也在随着其它学科的发展而迅速变化。为了适应功能高分子材料知识更新快的特点，不仅需要在课堂教学中介绍完整的知识体系，而且要补充相关领域不断产生的最新进展。然而由于教材的版本更新相对较慢，所以需要在课堂教学过程中针对每一章节加入前沿进展专题，以补充相关的最新知识。
例如，近年来纳米科技发展迅猛，新型的高分子-纳米复合功能材料成为当前的研究热点，各种新颖的研究成果不断涌现，极大丰富了功能高分子材料的构成与应用。根据这些变化，教学中增加了高分子光电功能纳米材料的专题，重点介绍共轭高分子与富勒烯、量子点等复合材料在太阳能电池中的应用进展；在医用高分子材料一章，针对当前高分子在药物输运与控制释放方面的研究进展，归纳了响应性高分子载药专题，列举对于化学、光、热、磁等外界刺激信号具有响应能力的高分子载药体系。由于相关领域在肿瘤治疗中具有重要应用价值，同时载药体系往往具有有趣的控制释放机理，提高了学生的学习兴趣，也补充了教材在相关内容上的不足。
3利用多媒体增强教学内容的表现力
功能高分子材料课程的知识点较多，信息量很大，而教材中的图形较少，大多为文字内容。心理学的研究表明，人们在学习过程中依靠单一的文字阅读获得知识时容易疲劳，记忆与理解的效率也会降低；相对而言，人们对于形象信息的感知速度更快，记忆能力更强。为此，授课过程中需要借助PowerPoint（PPT）的多媒体功能对教学内容进行图形化。首先，需要对教材的内容进行提炼，总结出主要知识点，利用关系图构建知识框架，将文字内容形象化、条理化；细节内容进行列表，有利于归纳和比较；重点内容进行色彩处理，从而提高了可读性。其次，功能高分子材料的应用性较强，与工业生产与生活关系紧密，受限于篇幅和印刷用纸的材质，教材中多无相关的图形，尤其是彩图。在准备PPT课件时，通过网络搜集相关资料并利用PPT的图形制作能力，补充相关的示意图、示例图，使得相关的功能高分子材料从应用背景、化学结构、性能原理、器件结构等均做到“有图有真相”，显著提升了学生的注意力和学习兴趣，使得抽象的结构-性能关系更容易理解，同时也使得学生能够联系到实际生活，感受到功能高分子材料的应用价值。
例如，在电活性高分子材料一章中，高分子电致发光材料与器件是其中的重要内容，相关领域产品已经开始商业化并展示出良好的发展前景，但是相关的器件工作原理较为复杂，对于高分子专业的学生具有一定的难度。为此，在实际授课过程中，首先将当前某著名品牌的手机显示屏作为实例，介绍相关材料的成分与结构，并借助立体的器件结构示意图解释器件的工作机理与高分子材料在其中的作用，使得学生可以通过直观的方式学习抽象的知识。在高分子功能膜材料一章中，膜分离机制是重点内容，而其中过筛分离是最常见的一种机制。为增强学生对于该原理的认识，PPT课件中使用了动画示意图，将不同尺寸的粒子依次通过不同孔径的筛网而被截留的过程直观表现出来，使抽象的分离机理一目了然。
4借助课外科研实践提升学生创新能力
当前社会经济对高分子学科人才的要求不断提高，高素质的人才不仅需要具有良好的知识基础，而且需要具有创新能力。受到课堂教学课时与形式的限制，高分子材料专业学生仅能够接触到基本的合成与表征实验，而功能高分子材料的相关实验较少，缺乏相关的实践训练和能力培养过程。为增强学生独立的研究与开发能力，我们向学生开放实验室，设置与功能高分子材料课程内容相关的科研课题，吸引有兴趣的学生，尤其是打算毕业后读研究生或从事研发工作的同学，在课余时间进入实验室参与功能高分子合成、结构与成分表征。近两年来已有超过十名同学参与了课外科研实践，申请并获得多项学校本科生创新实践项目的支持，掌握了原子自由基转移聚合等高分子可控合成技术，制备了多种嵌段高分子材料并用于调控纳米粒子的组装，制备了一系列具有优异光电性能的新型高分子纳米复合材料。课外科研实践活动培养了学生探索未知的兴趣，提高了学习的主动性与积极性，拓展了他们的知识面，培养了新型功能高分子材料的设计能力，有助于实现学生创新能力的个性化培养。
5课程的考核方式
功能高分子材料课程的教学目标是让学生掌握功能高分子材料的结构-性能关系、制备方法、表征手段及应用的知识，初步具备新型功能高分子材料的设计能力。传统的评价模式注重学生对于知识掌握的系统性和准确性，主要采用闭卷考试的方式，然而本课程具有知识系统复杂、知识量大、知识更新快等特点，所以闭卷考试的考核方式容易导致学生采用死记硬背的方式学习；另一方面，当前大力提倡素质教育，更为注重学生创新能力，因而在课程的考核评价模式需要相应调整。课程的总评成绩由期末成绩和平时成绩组成，期末成绩占总评的70%，采用开卷考试方式，平时成绩占总评的30%。首先，采用开卷考试可以弱化知识记忆在评估中的比例，通过设计较多的综合题以突出学生对知识的理解和运用能力的考核，减少学生突击复习应付考试的现象，也有助于减少学生的课业负担；另一方面，平时成绩主要用于考察学生上课时回答提问与课程讨论的情况，对于评价学生的知识掌握与运用能力具有重要参考价值，不仅是考试的重要补充部分，还可以提高学生参与课堂教学的积极性。
6结语
针对功能高分材料课程的特点及其在高分子专业学生培养中的重要地位，在课堂教学中坚持贯彻结构-性能关系的教学主线，补充相关领域的进展专题以丰富课程的知识结构，充分利用多媒体教学的优势增强教学内容的形象性和生动性，提供课外科研见习课题供学生进行科研实践，从而提高了学生的学习积极性、实践能力和创新能力，发展出有效的教学模式和评价方法。
【参考文献】
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[责任编辑：汤静]
高分子材料的特点范文3
1．1荧光量子点型荧光量子点型传感器是基于量子点的荧光猝灭作用实现对硝基爆炸物的荧光信号进行检测。量子点又叫作半导体纳米晶体，由于其理想的光学性能，在过去近十年里已经引起了人们强烈的关注。与传统的有机染料相比，量子点提供了在诸多方面的优势:比如狭窄可调，从可见到红外波长对称的发射光谱;高亮度和光化学稳定性［5］。从1998年开始，量子点已经广泛的用作细胞标记，肿瘤成像［6-7］，临床诊断，定量检测生物大分子［8-9］和药物［10-11］以及显现指纹［12-15］，还被用作发展荧光传感器检测无机离子的种类［16-18］。Zhang等［19］基于TNT对量子点的荧光猝灭作用，提出了荧光比率检测TNT的新分析方法，实现了量子点传感器对TNT的专属识别，取得了令人满意的结果。Goldman等［20］借助于抗体的专属性识别功能，结合量子点的高荧光性能，实现了量子点荧光传感器检测TNT的新方法。Zhang等［21］合成了Mn2+掺杂，胺类分子包覆的ZnS纳米晶体。由于Mn2+掺杂，ZnS量子点能够发射出强橙色荧光，基于传感器的荧光猝灭响应达到检测超微量TNT的目的。李西平等［22］报道了硅量子点检测TNT新方法。由于TNT与硅量子点表面的氨基形成稳定的Meisenheimer复合物，导致硅量子点荧光猝灭。该法为实时、超痕量检测TNT提供了有益的参考。
1．2高分子聚合物纳米粒子型利用纳米材料鉴定硝基类爆炸物需要该类纳米材料具有荧光信号可调特征的荧光性能以及可以进行单波长激发。然而，传统的有机分子荧光染料由于荧光信号弱以及容易发生不可逆的光降解现象，使得它们无法完全胜任在硝基类爆炸物检测技术的要求［23］。能及匹配的高分子荧光染料和纳米材料的有机结合，使得纳米材料不仅具有亮度高、光学稳定性强和生物相容性好的优点，而且可以构建和合成具有功能多样性、高灵敏度特征的化学传感器［24-28］。高分子聚合物纳米粒子的制备过程简单，而且合成条件可控，能够有效满足检测的基本要求。基于以上优点，研究高分子聚合物纳米粒子引起了国内外研究者广泛的关注。Wang等［29］报道了一个浅显和通用的方法，以8-羟基喹啉铝(Alq3)为基础，在剧烈搅拌和超声波处理下通过自组装成功的合成了蓝绿色荧光复合物纳米球。这些聚合物包覆的纳米复合材料，不仅在水溶液中稳定性好，而且发光强度高。利用该高分子聚合物荧光纳米粒子成功对TNT进行了荧光纸传感。Ajayaghosh等［30］报道一种纤维纸上涂覆荧光水凝胶检测TNT的新方法，该方法检测限达到创纪录的0．23ppq。构建的传感器开创了接触检测表面上或在水溶液中TNT的检测新模式。
2基于胶体金型比色检测
基于纳米金比色法检测硝基类爆炸物，可以实现检测技术兼具简单、快速、直观、准确、可实时检测、选择性高、检测限低的特点。近年来，备受研究者关注。其基本原理是由于硝基类爆炸物目标分子与纳米金指示分子之间发生化学反应，产生了可视化的颜色变化［31］。由于硝基类爆炸物与纳米金之间发生了化学反应改变了纳米金可见吸收光谱特性，而这些变化可以通过肉眼直接识别［32］。由于纳米金特有的光学特性，基于纳米金比色方法建立的传感器具有灵敏度和检测效率高的特点。Lin等［33］利用乙亚胺修饰的金纳米粒子传感器，通过可视化的比色检测技术和光谱学方法对痕量TNT进行检测，该方法丰富了检测TNT的传感器种类，达到了具有直观、痕量以及选择性检测的效果。Jiang等［34］基于共振能量转移原理，报道了半胱胺修饰的金纳米粒子可视化检测TNT的比色分析方法，从红到蓝的颜色变化可以清晰看到，检测限达到10－6数量级，可以满足现场检测的需要。
3电化学型纳米材料传感器
电化学传感器具有良好的敏感性、选择性和便携性，而导电型纳米材料具有优良的光电特性，以纳米材料为响应原件构建的电化学纳米材料传感器，为最终检测硝基类爆炸物提供了新的契机。Wilson等［35］报道了电化学纳米材料结合免疫分析技术，特异性传感检测TNT的方法，该法检测线低，专属性好，检测结果准确可靠。Zhang等［36］报道了一种基于纳米SiO2球修饰的玻碳电极采用阴极溶出伏安法高灵敏检测TNT的新方法，这种方法提高了电极表面TNT的浓度，进而提高了检测的灵敏度。Zhang等［37］报道了采用循环伏安法检测微量TNT，该法以碳纳米材料修饰玻碳电极作为工作电极。Markowitz等［38］报道了以纳米多孔二氧化硅作为电化学预富集材料，然后利用电化学方法检测TNT。
4分子印迹型纳米材料传感器
基于纳米材料构建的分子印迹型的TNT传感器，由于印记分子的空穴与TNT的形状和大小相匹配，使得该类传感器检测TNT实现了强专属性，高选择性的功能。Xie等［39］报道了分子印迹型纳米材料识别硝基类爆炸物的方法，他们首先将纳米材料表面聚合了分子印迹材料，然后在有机溶剂体系中使模板分子与功能单体之间发生预聚合反应，从而达到了识别硝基苯类爆炸物的目的。王等［40］报道了Mn掺杂ZnS量子点分子印迹磷光传感器识别TNT的方法，该传感器结合了分子印迹和磷光量子点的优点，检测效果更优。
5结束语
高分子材料的特点范文4
关键词：可降解高分子材料；光降解；生物降解；光-生物降解
随着经济的发展和人们生活节奏的加快，塑料饭盒、塑料袋等一次性产品开始频繁出现在人们的日常生活中，它们在给人们的生活带来便利的同时，也因其非自然降解性造成了极大的环境问题，即“白色污染”。“白色污染”既是一种视觉污染，也会影响土壤、空气、水体等的质量，因此努力合成并推广使用可降解高分子材料成为当务之急。按照降解机理，可降解高分子材料可分为光降解高分子材料、生物降解高分子材料和光-生物双降解高分析材料三大类。
1.光降解高分子材料
光降解高分子材料的特征是含有光敏基团，可吸收紫外线发生光化学反应，在太阳光的照射下，发生分子链的断裂和分解，由大分子变成小分子。
向塑料基体中加入光敏剂是目前使用比较多的制备光降解塑料的方法。光降解引发剂可以是过渡金属的各种化合物，如：卤化物、脂肪酸盐、酯、多核芳香族化合物等。很多学者都发现TiO2对聚丙烯的光降解有明显的催化作用，刘青山等人［1］分析了加有锐钛矿型纳米二氧化钛的聚丙烯纤维在人工加速紫外光降解和自然光降解过程中拉伸断裂伸长率和表面形态的变化情况，得出锐钛矿型纳米TiO2可作为聚丙烯的一种高效光敏剂的结论。除了TiO2，还有很多其它光敏剂，如硬脂酸铈、硬脂酸铁、N,N-二丁基二硫代氨基甲酸铁、硬脂酸锰等均对聚乙烯薄膜有显著的光敏化作用效果。
在高分子中添加光敏剂制得改性高分子虽然能降解，但只是部分降解，而化学合成的羰基聚合物、Et/CO等，则能完全降解。一氧化碳和烯烃的交替共聚产物——聚酮，因为分子链中含有大量以酮形式存在的羰基，容易在紫外光的照射下发生光降解，羰基键附近的碳链断裂生成酮类、烯类及一氧化碳等低分子物质并返回到物质循环圈中，不存在环境污染，是一种新型的环境友好材料［2］。且有实验证明，分子量大、结晶度低的聚酮光降解性能更好。
2.生物降解高分子
生物降解材料包含完全生物降解高分子和生物破坏性高分子，前者是指在微生物作用下，在一定时间内能完全分解成二氧化碳和水的化合物；而后者在微生物作用下，仅能被分解成散落碎片。
2.1 淀粉降解塑料
淀粉是天然高分子化合物，具有可再生、价格便宜、生物降解性等优点，成为近年来研究的热点。淀粉降解塑料泛指组成中含有淀粉或其衍生物的塑料，发展至今已经过了四个时期：填充型淀粉塑料，光/生物双降解型塑料，共混型塑料和全淀粉热塑性塑料。
填充型淀粉塑料一般是烯烃类聚合物中加入廉价的淀粉作为填充剂，其中淀粉含量在10%30%，仅淀粉能降解，被填充的PE、PVC等塑料需要几百年才能达到完全生物降解。光/生物双降解型是由光敏剂、淀粉、合成树脂及少量助剂等制成，其降解机理是先降解的淀粉可使高聚物母体变得疏松，增大表面/体积比，同时光敏剂、促氧剂等物质被光、热、氧引发，发生光氧化和自氧化作用，导致高聚物分子量下降并被微生物消化［3］。接下来人们发现，通过共混能解决淀粉粘性高、抗湿性低及与一些聚合物不相容等缺点，于是开始将淀粉与聚烯烃类等一些不可降解聚合物混合来提高淀粉的强度，但这类产品不能完全降解；后来便试图将其与PCL、PEG等可降解聚合物共混，制得了很多可完全降解材料。全淀粉热塑性塑料含淀粉70%-90%,其余组成是一些可光降解的加工助剂，使用后能在环境中完全降解，但天然淀粉不具有热塑性，必须先利用物理场作用使其分子结构无序化后才能在塑料机械中加工成型。
2.2 化学合成型生物降解高分子［4］
酯基在自然界中容易被微生物或酶分解，所以常采用含有酯基结构的脂肪族聚酯来合成生物降解高分子材料，工业化的有聚乳酸和聚己内酯。
聚乳酸是以淀粉、糖蜜等为原料，发酵制得的易生物降解的热塑性材料，因乳酸存在一个羟基和一个羧基，可通过缩聚反应直接转换成低分子量聚酯，再通过选择适宜的聚合条件来合成目标分子量的聚合物。聚乳酸具有良好的生物可降解性、相容性、透明性、机械性能及物理性能等，被视为新世纪最有发展前途的新型包装材料。聚己内酯也是脂肪族聚酯中应用较为广泛的一种可降解高分子材料，通过己内酯的开环聚合制得，是一种半结晶型聚合物，室温下为橡胶态，具有很好的柔韧性、加工性和生物相容性，土壤中掩埋一年后能被微生物降解掉95%左右，降解产物是二氧化碳和水，被认为是环境友好包装材料。
2.3微生物合成的完全生物降解高分子［21-26］
微生物合成高分子材料是通过用葡萄糖或淀粉类喂养，微生物在体内发酵合成的一类有机高分子材料，主要包括微生物多糖、微生物聚酯和聚氨基酸等。
γ-聚谷氨酸就是利用微生物发酵生成的一种多功能生物高分子，具有生物相容性、可降解、无毒副作用等特性，可用于制备高吸水性树脂,作为一种治疗骨质疏松的重要载体、药物缓释材料,吸附重金属等，具有广泛的应用前景［5］。聚羟基脂肪酸酯是一类由很多细菌在非平衡生长条件（如缺氧、磷等）下合成的线性聚酯，可作为碳源和能源的贮藏性物质，增强细菌的生存能力，在自然界中可被微生物和特定的酶降解为二氧化碳和水，并且具有热可塑性、生物可再生、生物相容性、光学异构性等，可作为生物医用材料、日常消费用塑料制品、生物可降解包装材料、生物能源，已成为可降解生物材料领域研究的热点。
3.光/生物双降解高分子材料
顾名思义，光/生物双降解高分子材料同时具有光、生物双降解功能，将光降解机理与生物降解机理结合起来，可以使二者优缺点互补，达到更好的降解效果。其制备方法主要是在通用高分子材料中添加光敏剂、自动氧化剂、抗氧剂和生物降解助剂等。目前研究比较多的有淀粉和光敏剂光降解树脂合成的光/生物双降解淀粉塑料及可控降解剂共混改性法制得的改性可控光/生物双降解聚丙烯纤维制品等。光/生物双降解淀粉塑料前面已提过，此处不再赘述，而可控双降解聚丙烯纤维制品凭借着其可控降解性、存放性、无毒性等众多优点，必将具有巨大的发展前景。
4.结语
随着“白色污染”的日益加重和石油资源的日益枯竭，加大对高分子废弃物的回收利用率和研制出高效的降解技术都是有效的解决途径，但只有研究出可自然降解的高分子材料才能从根本上解决这些问题，且光-生物双降解高分子材料凭借着其独特的优势将会成为今后的研究重点之一。(作者单位：郑州大学材料科学与工程学院)
参考文献：
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高分子材料的特点范文5
[关键词]材料 发展 金属材料 无机非金属材料 高分子材料
人类社会的发展历程,是以材料为主要标志的。 历史 上,材料被视为人类社会进化的里程碑。对材料的认识和利用的能力,决定着社会的形态和人类生活的质量。历史学家也把材料及其器具作为划分时代的标志:如石器时代、青铜器时代、铁器时代、高分子材料时代……
100万年以前,原始人以石头作为工具,称旧石器时代。1万年以前,人类对石器进行加工,使之成为器皿和精致的工具,从而进入新石器时代。现在考古发掘证明我国在八千多年前已经制成实用的陶器,在六千多年前已经冶炼出黄铜,在四千多年前已有简单的青铜工具,在三千多年前已用陨铁制造兵器。我们的祖先在二千五百多年前的春秋时期已会冶炼生铁,比欧洲要早一千八百多年以上。18世纪,钢铁 工业 的发展,成为产业革命的重要内容和物质基础。19世纪中叶, 现代 平炉和转炉炼钢技术的出现,使人类真正进入了钢铁时代。与此同时,铜、铅、锌也大量得到应用,铝、镁、钛等金属相继问世并得到应用。直到20世纪中叶,金属材料在材料工业中一直占有主导地位。20世纪中叶以后, 科学 技术迅猛发展,作为发明之母和产业粮食的新材料又出现了划时代的变化。首先是人工合成高分子材料问世,并得到广泛应用仅半个世纪时间,高分子材料已与有上千年历史的金属材料并驾齐驱,并在年产量的体积上已超过了钢,成为国民 经济 、国防尖端科学和高科技领域不可缺少的材料。其次是陶瓷材料的发展。陶瓷是人类最早利用 自然 界所提供的原料制造而成的材料。50年代,合成化工原料和特殊制备工艺的发展,使陶瓷材料产生了一个飞跃,出现了从传统陶瓷向先进陶瓷的转变,许多新型功能陶瓷形成了产业,满足了电力、 电子 技术和航天技术的发展和需要。
现在人们也按化学成分的不同将材料划分为金属材料,无机非金属材料和有机高分子材料三大类以及他们的复合材料。
金属材料科学主要是研究金属材料的成分组织、结构、缺陷与性能之间内在联系的一门学科。金属材料科学与工程的工作者还要研究各种金属冶炼和合金化的反应过程和相的关系,金属材料的制备方法和形成机理,结晶过程以及材料在制造及使用过程中的变化和损毁机理。对其按化学成份进行分类可以分为钢铁、有色金属以及复合金属材料。按用途分类包括结构材料和功能材料。
金属基复合材料(mmc)因其良好的性能而得到了人们广泛的关注。它是一类以金属或合金为基体,以金属或非金属线、丝、纤维、晶须或颗粒状组分为增强相的非均质混合物,其共同点是具有连续的金属基体。目前,特别是航空航天部门推进系统使用的材料,其性能已经达到了极限。因此,研制工作温度更高、比刚度和比强度大幅度增加的金属基复合材料,已经成为发展高性能结构材料的一个重要方向。1990年美国在航天推进系统中形成了3250万美元的高级复合材料(主要为mmc)市场,年平均增长率16%,远高于高性能合金的年增长率1.6%。
无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。在晶体结构上,无机非金属的晶体结构远比金属复杂,并且没有自由的 电子 。具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。无机非金属材料已从传统的水泥、玻璃、陶瓷 发展 到了新型的先进陶瓷、非晶态材料、人工晶体、无机涂层、无机纤维、半导体材料以及光学材料。由于新型无机非金属材料除具有传统无机非金属材料的优点外,还有某些特征如:强度高、具有电学、光学特性和生物功能等,因此它们已成为 现代 新技术、新产业、传统 工业 技术改造、现代国防和生物医学所不可缺少的物质基础。
高分子材料为有机合成材料,亦称聚合物。自20世纪20年代德国著名 科学 家斯托丁格开创这一学科以来,高分子科学和技术的发展极为迅猛,如今已形成非常庞大的高分子工业。它具有较高的强度,良好的塑性,较强的耐腐蚀性能,很好的绝缘性能,以及重量轻等优良性能,在是工程上的发展最快的一类新型结构材料。高分子材料按其分子链排列有序与否,可分为结晶聚合物和无定型聚合物两类。结晶聚合物的强度较高,结晶度决定于分子链排列的有序程度。工程上通常根据机械性能和使用状态将其分为三大类:塑料、橡胶以及合成纤维。其中,我国的合成纤维、合成树脂和合成橡胶已分别居世界产能的第一、二和三位。
参考 文献 :
高分子材料的特点范文6
关键词：高分子材料；化工材料；发展现状
我国自上世纪80年代以来，开始致力于高分子化工材料的研发，并且将高分子化工材料用于多种领域，满足了节能减排、高性能高科技等现代社会发展的要求。除了本文主要介绍三种材料以外，我国在烯类单体聚合、a―烯烃的聚合、乙烯基单体的光聚合与光刻胶等方面也取得很大的研究成果，随着现代科技的发展以及社会发展的进一步需求，高分子化工材料将得到进一步的开发研究，并广泛的应用于农业、工业、医学、生物、能源等领域。高分子智能材料已经成为材料科学发展的一个重要研究领域，全世界各个国家科学家都在为此作不懈的努力。从人类历史发展来看，任何一种重要材料的发明和利用，都能够把人类改造自然，创造社会的能力提高到一个新的高度，并给社会生产力和人类生产生活带来巨大的影响，使人类的物质文明建设和精神文明建设共同向前推进一大步。所以可以肯定的说，未来将会有更多更好更实用的智能材料出现在我们的面前。
一、高分子材料概念描述
所谓高分子材料是指由许多重复单元共价连接而成的，分子量很大的一类分子所组成的相关聚合物，并且具有粘弹性。高分子材料正在向以下几方面发展：高功能化，高性能化，复合化，精细化和智能化。鉴于此，我国的高分子材料在进一步开发通用的基础上，应该重点发展高分子材料品种、提高技术水平、扩大生产以进一步满足市场需要。天然高分子是存在于动物、植物及生物体内的高分子物质，可分为天然纤维、天然树脂、天然橡胶、动物胶等。合成高分子材料主要是指塑料、合成橡胶和合成纤维三大合成材料，此外还包括胶黏剂、涂料以及各种功能性高分子材料。合成高分子材料具有天然高分子材料所没有的或较为优越的性能，较小的密度、较高的力学、耐磨性、耐腐蚀性、电绝缘性等。
二、高分子材料的应用分析
（一）聚烯烃材料
聚烯烃是高分子化工材料中用量最大的，也是应用范围最广的一种，主要在汽车、建筑、家电等领域得到广泛的应用。聚烯烃是烯烃的聚合物，是由乙烯、丙烯1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯等α-烯烃以及某些环烯烃单独聚合或共聚合而得到的一类热塑性树脂的总称，主要通过高压聚合或者低压聚合如溶液法、浆液法等方法生产合成，主要品种有聚乙烯以及以乙烯为基础的一些共聚物、聚丙烯以及以聚丙烯为基础的丙烯共聚物。具有容易加工、综合性能良好、原料丰富，价格低廉等优点。目前，各研究机构正在研究使用过渡金属做催化剂，进行各类烯烃的聚合。近年来，随着节能减排、低碳经济以及可持续发展思想的深入，聚烯烃的合金化、高性能化和多样化成为研究的方向和重点。
（二）高分子智能材料
高分子智能材料是通过有机和合成的方法，使无生命的有机材料变得具有生物功能的一种材料。其功能可随外界条件的变化而有意识地调节、修饰和修复。形状记忆高分子材料是指在一定条件下赋予高分子材料的起始装态，当外部条件发生改变时，它可以改变成相应地形状，并能固定其形态。当外部条件再次发生改变时，智能高分子材料以特定的规律和方式再一次发生变化并恢复至起始态。从而完成从起始记忆态到固定变形态再到恢复起始态的循环过程。自行调温调光的新型建筑材料，成分是由水和聚合物构成的。在低温时聚合物是成串排列的，为透明状，能够透过90%的光线。加热时，这种聚合物就以纤维的形式聚合在一起，成乳白色，能够阻挡90%的光线。并且这种可逆过程是在两三度温差范围内完成的。具有传感功能的高分子材料，这种与传感器结合起来的高分子材料，已成为智能材料的一个新特点。例如，装有压电陶瓷传感器的机器人，可以灵敏地感觉到轴承脱离时摩擦力突然变化的情况，并迅速作出握紧反应。
（三）稀土催化材料
稀土元素具有独特的化学性能和物理组成，以稀土元素为基础的稀土功能材料在信息、生物、新技术、新能源以及环境保护等现代科学技术和现代工业发展中起着十分重要的作用，稀土催化材料比传统的贵金属催化材料相比，具有资源丰度高、成本低、生产工艺水平高以及性能优越等方面的优势。稀土催化材料不仅能够提高生产效率，最重要的是能够节约资源和能源，进而减少环境污染。上世纪60年代，中科院长春应用化学研究所运用稀土化合物组成新型催化剂用于二烯烃的聚合以及橡胶的制备，打破了传统的Z-N催化剂，取得重大研究进展。目前稀土催化材料大量运用在能源环境领域中，如汽车尾气净化、工业废气以及人居环境净化等方面。
（四）生物医用材料
生物医学材料指的是一类具有特殊性能、特种功能，用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患，而对人体组织不会产生不良影响的材料。高分子合成的生物医用材料通过分子设计和聚合，能够获得具有良好物理性能和生物相容性的生物材料，其中高分子软材料常用做为人体软组织如血管、食道和指关节等的替代品。合成的高分子硬材料可以用作人工硬脑膜、笼架球形的人工心脏瓣膜的球形阀等；液态的合成材料如室温硫化硅橡胶可以用作注入式组织修补材料。
三、结束语
新型高分子材料对人们的日常生活和工作产生越来越大的影响，本文从几个方面介绍新型智能高分子材料。主要包括高分子材料的含义，发展现状和高分子材料的应用等几方面内容。作为一种与国民经济、高科技技术和现代化生活密切相关重要的材料已经在各个领域中发挥了巨大的作用，人类已经进入了高分子时代。
参考文献：
