高分子材料的研究現狀及發展前景

王昱超

摘要 隨著科學技術的快速發展和生產力的顯著提高，以及經濟社會的飛速發展，高分子材料的應用也越來越廣泛，人們對高分子材料的性能提出了更高的要求，因此對其的研究力度也越來越大。本文將介紹高分子材料的研究現狀和發展前景。

關鍵詞 高分子材料；研究現狀；發展前景

中圖分類號 TB3 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2016）14-0008-01

1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機化合物，每個分子可含幾千、幾萬甚至幾十萬個原子，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之間。如表1所示。

2）高分子材料指以高分子化合物為主要組分的材料，主要包括塑料、橡膠、化學纖維等。如圖1所示。

2高分子材料的研究現狀

現在高分子材料已經同金屬材料及無機非金屬材料一樣，成為一種重要的材料，在機械工業、燃料電池、農業種子處理及智能隱身技術等各個領域都發揮著重要的作用，也就是說人類已經進入高分子時代，從工農業生產到人們的衣食住行方方面面都滲透著高分子材料的應用。目前為滿足人們的生活生產需求以及市場的需要，我國重點對工程、復合、液晶高分子、高分子分離和生物醫藥這5項高分子材料進行研究，并已取得重大成果。

2.1高分子材料應用于機械工業

目前材料科學研究的重點和熱門是“以塑代鋼”和“以塑代鐵”，此類研究不僅能夠拓寬材料的選擇范圍，而且比高消耗又笨重的傳統材料更加經濟耐用、安全輕便。例如聚甲醛材料的突出特點是具有耐磨性，經機油、四氟乙烯、二硫化鑰等改性后，其磨耗系數和摩擦系數減小，被大量應用于各種螺母、齒輪、凸輪、軸承、各種導軌及泵體等機械零件的制造。

2.2高分子材料應用于燃料電池

高分子電解質可大大減薄膜的厚度，從而大大降低電池內阻，使輸出功率增大。全氟磺酸質子交換膜具有很好的化學耐受性和機械強度，同時氟素化合物的僧水性能良好，易于使水排出，但是也降低了電池運轉時的保水率，影響了膜導電性，經高分子電解質膜加濕技術后，雖保證了其導電性，但也帶來了電池尺寸變大、系統復雜化等一系列問題。現在研究者正關注能耐高溫的增強型全氟磺酸型等高分子材料。

2.3高分子材料應用于農業種子處理

在農業上一般將高分子材料制成干型或者濕型成膜劑，用于包裹種子，不僅可以將農藥和其他物質固定在種子表面，還可以改變種子的形狀，以便于機械播種，節省人力物力。目前用天然型及功能型高分子材料處理種子的技術正逐步推廣，例如多糖類的天然高分子材料及利用可持續生物資源開發的種衣劑等。

2.4高分子材料應用于智能隱身技術

智能隱身材料能夠感知外界信號并能夠對信息進行處理，具有自動調節電磁特性、自我指令及響應等功能。在分子水平上通過化學鍵、氫鍵等對高分子聚合材料進行設計組裝，制成集多種智能特性于一身的智能隱身材料是目前隱身材料發展的重要方向。

3高分子材料的發展前景

3.1高性能化

基于目前航天航空、汽車工業、電子信息技術及家用電器等領域對材料耐高溫、耐老化、耐磨損、耐腐蝕性等要求的不斷提高，為高分子材料的研發提供了重要方向。高性能化的高分子材料的發展趨勢是通過合成、共聚、共混及交聯等工藝，改變催化體系，用新的加工方法改變聚態結構，再在微觀復合方法下，改良高分子材料的性能特點。

3.2高功能化

功能性的高分子材料是目前材料領域中最具活力的新生領域，現已研究出各種各樣的高功能化高分子材料，例如具有導電導熱性能的高吸水性聚合物，可當作醫用高分子材料用于人造器官的制造。目前高分子吸水性材料、高分子分離膜、光致抗蝕性、高分子催化劑等都是研究者關注并研究的對象。

3.3復合化

復合材料可集多種不同材料優點于一身，克服了單一材料的缺陷，從而擴大了高分子材料的應用領域，也提高了其經濟效益。目前復合化的材料主要應用于航天航空、海洋、造船等工程領域，并且正在研發大規模高性能的纖維增強型材料，合成具有高強度、耐熱性的基本樹脂，進一步提高其界面性能和粘結性能。

3.4智能化

高分子材料的智能化是高分子材料中最具挑戰性的一項重大課題，是賦予高分子材料以生物智能，使其具有自我診斷修復及識別應答等特性。針對人體狀態將智能材料制成調節及控制藥劑釋放的微膠囊材料，針對生物體生長及愈合的規律將智能高分子材料又制成人造血管人造骨等醫用材料。智能材料的研發的高分子材料質的飛躍，是新材料、生物技術、分子原子級工程技術和人工智能等學科相結合的產物。

3.5綠色化

高分子材料雖然為人們的日常生活帶來了極大的便利，但其帶來的環境污染問題仍然不容小視，這就使得高分子技術朝著節約能源、綠色環保的方向發展，選用可持續無毒害的原料，利用可再生的資源合成綠色高分子材料，實現高分子材料的循環利用，如圖2所示。

4結論

我國對高分子材料的研發起步較晚，但已建立了相對完善的研發、生產體系，并在諸多領域也有廣泛應用，帶來了巨大的經濟效益。但不能止步不前，還應繼續致力于新型高分子材料的研發，提高技術水平，改進催化體系和方法，使高分子材料綠色化和智能化，才能滿足人們日益增長的物質需要和市場需求。endprint