有機高分子材料的應用范圍正在逐漸擴展

高分子材料作為四大類材料研究方向之一, 一直在工業(yè)領域以及日常生活方面發(fā)揮著舉足輕重的作用。

材料科學是科學技術發(fā)展的重要基礎學科之一, 其中, 高分子材料作為材料科學中一個重要的研究方向, 已經(jīng)滲入到生活以及工業(yè)領域內(nèi)的方方面面, 發(fā)揮著不可替代的重要作用?？茖W技術的飛速發(fā)展, 對高分子材料的需求也日益增長, 同時, 也對高分子材料的性能提出了更高的要求, 高性能化以及復合化成為了高分子材料發(fā)展的重要方向。

高分子材料, 也被稱為聚合物材料, 主要是由小單元作為基本單元, 大量重復連接而組成的。根據(jù)定義, 基本單元即重復單元是高分子材料組成的最小單元分子, 由于組成的基本單元數(shù)量龐大, 因而高分子材料往往具有較大的分子量?；締卧话阃ㄟ^聚合反應實現(xiàn)彼此之間的相互連接。根據(jù)高分子材料的來源不同, 可以將高分子材料劃分為兩大類:天然高分子材料、半天然高分子材料和合成高分子材料, 其中合成高分子材料是應用最為廣泛的。

高分子材料具有諸多優(yōu)異性能:在物理性能方面, 高分子材料具有比重輕、強度高、優(yōu)異耐磨性能等特點;在化學性能方面, 高分子材料具有化學性質穩(wěn)定、耐腐蝕性能優(yōu)異等特點, “多功能、輕而強”的高分子材料重要性日益突出, 因而得到了迅速發(fā)展。目前, 應用較為廣泛的高分子材料包括塑料、纖維以及橡膠等。

高分子材料在發(fā)展與應用中不可避免的出現(xiàn)各種問題。其中, 最為突出的問題是高分子材料的不可降解性, 高分子材料使用后如果不及時回收, 會對環(huán)境造成嚴重的污染, 包括水污染、大氣污染等, 對人類以及其他生物的生存環(huán)境造成嚴重危害。因此, 不可降解問題一直是扼制高分子材料技術發(fā)展的瓶頸問題。

面對更高的性能需求, 高分子材料在未來的發(fā)展中必須要積極迎接挑戰(zhàn), 根據(jù)目前高分子材料的發(fā)展情況, 可預測其未來的發(fā)展趨勢有以下幾個方向:

1、綠色化。高分子材料的不可降解性會對生態(tài)環(huán)境造成極大的破壞, 發(fā)展綠色環(huán)保的高分子材料刻不容緩。技術的發(fā)展必須要以保護生態(tài)環(huán)境為重要前提。一方面需要提高高分子材料的可重復利用性, 提高可降解性, 從源頭上杜絕環(huán)境污染問題;另一方面, 要降低高分子材料對礦石燃料的依賴性, 礦石燃料屬于不可再生資源, 高分子材料對于礦石燃料的依賴性會使得地球的自然資源不斷減少, 不能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

2、高性能化與高功能化。高性能化是指通過改善材料制備以及材料加工等來進一步提高高分子材料的高性能, 例如高力學強度、高耐腐蝕性以及高耐磨性等, 實現(xiàn)高分子材料在更高性能要求的環(huán)境中的應用。高功能化是指不斷發(fā)展具有多種復合功能的高分子材料, 實現(xiàn)功能的多樣化與復合化, 做到“一材多用”。

3、智能化。智能化高分子材料是目前材料領域內(nèi)一個比較新穎的發(fā)展方向。智能化是指實現(xiàn)高分子材料的生命功能, 即具有可隨環(huán)境變化的功能, 例如具有記憶功能的高分子材料, 形狀可以根據(jù)外界條件的變化而變化, 甚至可以感知周圍環(huán)境溫度和亮度的變化, 并隨之進行調整;水溶性高分子材料, 可以實現(xiàn)在水溶液中的自我溶解, 其具有較好的粘合性和潤滑性。

目前，世界上有機高分子材料的研究正在不斷地加強和深入。一方面，對重要的通用有機高分子材料繼續(xù)進行改進和推廣，使它們的性能不斷提高，應用范圍不斷擴大。另一方面，與人類自身密切相關、具有特殊功能的材料的研究也在不斷加強，并且取得了一定的進展，如仿生高分子材料、高分子智能材料等。這類高分子材料在宇航、建筑、機器人，仿生和醫(yī)藥領域已顯示出潛在的應用前景。總之，有機高分子材料的應用范圍正在逐漸擴展，高分子材料必將對人們的生產(chǎn)和生活產(chǎn)生越來越大的影響。