功能高分子材料的研究進展

韓超越，候冰娜，鄭澤鄰，徐文靜，沈惠玲，李征征

(1 天津科技大學 化工與材料學院，天津 300457；2 南京霖厚環保科技有限公司，南京 210001)

功能高分子材料是20世紀60年代發展起來的一種新材料，通過在天然或合成高分子主鏈和側鏈上接枝反應性功能基團，使其具有新的諸如催化性、導電性、光敏性、導磁性、生物活性等特殊功能的一類新型高分子[1-3]。功能高分子材料對物質、能量、信息具有傳輸、轉換或貯存的作用，又被稱為特種高分子材料或者精細高分子材料[4-6]。如圖1所示，功能高分子材料分為反應型功能高分子材料、光功能高分子材料、電磁功能高分子材料、生物醫用功能高分子材料等幾大類[7-11]，因其具有催化性、導電性、光敏性、導磁性、生物活性等特殊的功能而備受人們關注。目前對功能高分子材料的研究主要集中在其結構和性能之間的關系上，通過優化功能高分子材料合成方法，開發出新型功能高分子材料，不斷擴展其應用領域。

圖1 功能高分子材料種類Fig.1 Types of functional polymer materials

功能高分子材料具有種類多樣、產量少、專用性強等特點，此外，與其他功能材料相比，功能高分子材料還具有質量輕、結構配方可設計性強等特點，因此可以廣泛滿足各個應用領域的要求[12-14]。通常合成的功能高分子材料不單單只有一種功能，比如通過高分子改性能夠制備具有導熱性、導磁性和導電性的多功能高分子材料[15-18]。此外，不同功能之間可以相互轉換和交叉，比如具有光電效應的材料能夠實現光功能和電功能的可逆轉換[19-21]。隨著對功能高分子材料研究的日益成熟，功能高分子材料逐漸形成了光電磁高分子信息材料和醫用高分子材料兩個主要研究領域，并且正在往高功能化、多功能化和智能化方向發展。因此許多新型智能高分子材料被陸續開發出來，比如分子自組裝材料、形狀記憶材料、智能水凝膠和納米復合材料等[22-27]。

功能高分子材料的高性能和專用性的特點使其廣泛應用于各個領域。例如，吸附分離功能高分子材料主要包括離子交換樹脂和吸附樹脂，通過離子交換能夠達到分離提純的目的，在天然產物分離純化、血液凈化治療等領域有極大的應用[28-30]。電磁功能高分子材料具有導電性和導磁性，可以制成導電聚合物膜、電磁制動器、電磁波干擾屏蔽材料和抗靜電材料等[31-33]。光功能高分子材料具有對光吸收、儲存和轉化的功能，可以制成光纖、有機玻璃眼鏡、光致變色材料等[34-35]。生物醫用功能高分子材料在當代醫學領域具有更廣泛的應用，被用作人工器官、藥物遞送載體等[36-39]。本文介紹了幾類不同的功能高分子材料的性能及其應用。

1 功能高分子材料發展現狀

1.1 反應型功能高分子材料

反應型功能高分子材料包括高分子試劑和高分子催化劑，通過將反應活性中心或催化性中心接枝到高分子鏈上，實現小分子試劑或催化劑的高分子化[40]。常見的高分子試劑根據化學活性可分為氧化試劑、還原試劑、烷基化試劑、酰基化試劑、鹵代試劑和固相合成試劑等[41-43]。高分子催化劑包括用于酸堿催化的離子交換樹脂、過渡金屬絡合物催化劑、相轉移催化劑和固定化酶等[44-46]。反應型高分子材料要求具有高反應活性、高選擇性和專一性，主要用于化學合成和化學反應。

高分子試劑和催化劑不僅具有小分子的反應性能和催化性能，還具有多孔性、高選擇性和化學穩定性等特殊性能，拓展了化學試劑和催化劑的應用范圍[47]。固相合成試劑是高分子試劑中應用非常廣泛的一種試劑，多用于合成多肽、核苷酸、寡糖等生物活性大分子[48]。固相合成法是利用連接在高分子載體上的活性官能團與小分子試劑進行連續多步反應，得到最終產物后再通過水解脫除載體的合成方法[49]。Li等[50]通過兩步固相/溶液法合成了海綿環肽(phakellistatin 15)，反應以線性八肽為原料，選用2-氯三苯甲基氯樹脂為固相載體，乙酸/三氟乙醇/二氯甲烷裂解樹脂為保護試劑，通過溶液法實現線性八肽的環化。phakellistatin 15是一種天然的富含脯氨酸的環八肽，具有很好的抗菌性、抗病毒性、酶抑制性和抗腫瘤性，在生物醫學中具有很高的應用價值，但phakellistatin 15很難從自然界中提取且產率極低，因此需要通過化學反應合成。這種兩步固相/溶液法相比其他合成方法提高了合成產率(35.46%)，縮短了反應時間(1 h)。

酶是一種能加速生化反應和化學反應的大分子生物催化劑，在溫和的反應條件下具有較高的催化效率和底物特異性，被廣泛應用于各個領域，但其穩定性較差，很容易變性失活，基于這點通常在不影響酶的活性的前提下對酶進行固定化。Cirillo等[51]以聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯為交聯劑，N-異丙基丙烯酰胺為單體制備了具有溫敏性的水凝膠，并通過自由基聚合將胃蛋白酶共價固定在水凝膠上，合成了具有酶催化活性的溫敏水凝膠。通過控制溫度能夠調節胃蛋白酶的活性，當溫度高于水凝膠的臨界溶液溫度(45 ℃)時，水凝膠未表現出催化活性，當溫度降低到室溫時水凝膠恢復酶催化活性。此外，通過熱穩定性實驗發現，高溫下水凝膠仍保留酶的催化活性，即高溫不會使酶失活，因此，能夠通過改變溫度來可逆地獲得酶催化作用。Feng等[52]基于碳二亞胺偶聯技術實現了脂肪酶與多壁碳納米管(MWCNT)的共價結合。首先用HNO3純化MWCNT，并用H2SO4和HNO3氧化以引入羧基。經1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)和N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)活化后，脂肪酶通過酰基酰胺鍵被固定在羧基化的MWCNT上。固定后的脂肪酶顯示出較低的溫度依賴性和較高的分離效率。研究表明固定化脂肪酶的二級結構發生了變化，這可能導致酶活性的降低，但其在有機溶劑中的催化活性卻得到了顯著提高。

1.2 光功能高分子材料

光功能高分子材料是指能夠對光能進行吸收存儲、傳輸、轉換的一類高分子材料[53]。光功能高分子材料主要包括光穩定劑、光敏涂料、熒光劑、光轉化材料、光致變色材料和光導材料等[54-55]。光功能高分子材料在生產生活中的應用非常廣泛，比如光導纖維、太陽能、集成電路和光電池等[56-57]。

Lee等[58]通過偶聯縮合反應合成了兩種基于二苯甲酮的熒光聚合物pCzBP和pAcBP，并將2-乙基己基側鏈接枝在pCzBP和pAcBP聚合物鏈段上，從而使pCzBP和pAcBP具有較好的溶解度，易于溶于常見的有機溶劑，例如甲苯、氯仿和氯苯等。pCzBP和pAcBP能夠發射TADF，其外部量子效率(ηext=(9.3±0.9)%)比常規熒光聚合物的理論極限外部量子效率(ηext<5%)要高。此外，pCzBP和pAcBP還表現出良好的熱穩定性和固態下的非晶態結構，能夠用作有機發光二極管。Yu等[59]通過將光敏涂料重氮聚乙烯醇/苯乙烯涂覆在毛細管的內表面上，制備了一種能用于蛋白質分離的毛細管。如圖2所示，涂有光敏涂料的毛細管經紫外線照射后，重氮基團發生光化學反應將離子鍵轉變為共價鍵，共價連接的涂層會抑制蛋白質在毛細管內表面的吸附，實現了核糖核酸酶A、溶菌酶和牛血清白蛋白的基線蛋白質分離。與非共價涂覆或裸露的毛細管相比，共價連接的毛細管涂層具有更高的電泳分離性能以及出色的可重復性和穩定性，是一種環保、安全的蛋白質分離技術。

圖2 紫外線照射毛細管表面制備光敏重氮聚乙烯醇/苯乙烯共價涂層[59]Fig.2 Preparation of photosensitive diazo-PVA-b-PSt covalent coating on the capillary surface upon UV irradiation[59]

光致變色材料是一種應用很廣泛的光功能高分子材料，光致變色材料在光學數據存儲和光學交換方面具有潛在的應用價值。Tanino等[60]合成了一種基于偶氮苯的新型光致變色非晶態材料，能夠應用在防偽、裝飾、顯示、攝影、信息存儲等領域。該新型光致變色非晶態材料自身能夠形成均勻的非晶態膜而無需聚合物黏合劑，并表現出玻璃化轉變現象。研究發現，合成的光致變色材料在非晶態膜和溶液中均容易表現出光致變色特性，其作為非晶薄膜的反式-順式光異構化的量子產率要低于溶液中的量子產率。此外，基于材料結構的不同，光致變色非晶態膜的順式-反式熱異構化的表觀速率常數也與溶液中的稍有不同。Mutoh等[61]以聚(甲基丙烯酸甲酯)和聚(丙烯酸丁酯)組成的三嵌段聚合物(PMMA-b-PBA)為基體，3H-萘并吡喃為光致變色分子合成了一種能夠快速光致變色的聚合物膜。3H-萘并吡喃通過光致變色反應能夠改變其分子結構和偶極矩，而3H-萘并吡喃2和10取代位上的溴、苯基和芘基等大取代基會引起空間和靜電排斥，從而提高其褪色速度，極大地提高了3H-萘并吡喃光致變色反應的效率。此外，PMMA-b-PBA同時具有剛性鏈和柔性鏈，剛性鏈提高了聚合物膜的力學性能，柔性鏈則為光致變色反應中的結構變化提供了足夠的自由體積。

1.3 電功能高分子材料

導電功能高分子材料按組成可分為結構型導電高分子和復合型導電高分子兩類[62]。結構型導電高分子依靠自身提供的導電載流子導電，這類高分子經摻雜后導電率能夠大幅度提升，而復合型導電高分子需要通過添加炭黑、金屬粉、箔等來實現導電[63-64]。結構型導電高分子材料主要有聚乙炔、線型聚苯、氮硫高聚物、聚酮酞菁等，但單一的結構型導電高分子材料電導率不高，在實際應用中，需要摻雜電子受體或電子給體[65-66]。復合型導電高分子材料包括導電塑料、導電橡膠、導電涂料和導電薄膜等[67-68]，在復合型導電高分子中，高分子充當黏合劑的角色，本身不具有導電性。復合型導電高分子材料制備簡單，實用性強，其主要應用于發光二極管、電致發光和電磁屏蔽器等領域中[69-70]。

Aydin等[71]設計了一種用于檢測人血清和唾液中白細胞介素的生物傳感器。通過將四臂星形聚甲基丙烯酸縮水甘油酯(SPGMA)、導電劑炭黑和黏合劑聚偏氟乙烯(PVDF)混合制備出均質的導電復合漿料，然后將其涂布在ITO電極表面上，白細胞介素抗體與星形聚合物的環氧基團共價連接，制備了具有電化學性能的生物傳感器。導電復合材料提高了該生物傳感器的靈敏性，降低了白細胞介素的檢測限，此外，該生物傳感器的制備過程簡單，并且與酶聯免疫吸附測定試劑盒兼容。

Aycan等[72]制備了一種海藻酸鈉/明膠/透明質酸/氧化石墨烯導電復合聚合物薄膜(SAlg/Gel/HA/RGO)，其中SAlg/Gel/HA作為聚合物網絡，RGO通過分子間的范德華相互作用和氫鍵作用均勻分布在聚合物網絡中。RGO作為電活性材料，為SAlg/Gel/HA/RGO聚合物薄膜提供了導電性。RGO的摻入提高了聚合物薄膜的電導率，但隨著RGO添加量的增大電導率逐漸降低，RGO分子也會發生團聚，研究表明RGO最佳添加量的體積分數為10%。此外，SAlg/Gel/HA/RGO聚合物膜相比純聚合物膜具有更優異的力學性能，RGO的加入提高了聚合物薄膜的彈性模量、拉伸強度和斷裂伸長率。研究發現，SAlg/Gel/HA/RGO聚合物膜還具有良好的透氣性和藥物緩釋性能，能夠很好地釋放布洛芬抗炎藥，提高了SAlg/Gel/HA/RGO膜對傷口的愈合效果。SAlg/Gel/HA/RGO膜在傷口敷料方面具有很好的應用前景。

1.4 生物醫用功能高分子材料

生物醫用高分子材料是一種用于生理系統疾病的診斷和治療，修復或替換生物體組織器官的高分子材料，包括醫用高分子和藥用高分子兩大類[73-74]。生物醫用高分子材料被廣泛應用于人工器官、藥物釋放、生物組織工程等領域[75-77]。由于生物醫用高分子材料直接應用于人體，因此要求其要無毒無害，其次要有良好的生物相容性，此外根據使用場合的不同對材料還有其他的特殊要求[78-79]。

Meng等[80]通過將果膠(QP)和蒙脫土(MMT)簡單共混制備了QP-MMT雜化膜，該膜具有良好的藥物緩釋性能。果膠具有良好的生物相容性，易降解，被廣泛用作藥物載體，但果膠在體內易被溶解且藥物釋放速度較快，因此作者通過混入MMT來減緩藥物的釋放速度，達到藥物緩釋的目的。選用5-氟尿嘧啶為釋放藥物，研究了QP-MMT雜化膜的體外藥物緩釋性能，發現最佳膜表現出較高的藥物包封率(36.50%)和載藥率(80.30%)。此外，MMT的存在確實改善了果膠的緩釋性能，QP10-MMT0.1雜化膜的藥物累積釋放率在前0.5 h均在20%左右，藥物持續釋放時間超過了8 h。此外，研究人員進行了細胞毒性實驗，證明了QP-MMT雜化膜具有良好的生物相容性。

Bai等[81]等通過陽離子聚(芴-亞苯基)衍生物(PFP-NMe3+)與葫蘆[7]尿嘧啶(CB[7])合成了一種超分子絡合物(PFP-NMe3+/CB[7])，能夠用于快速原位檢測和鑒別多種病原體。真菌和細菌的細胞壁均帶有負電荷，具有兩親結構的PFP-NMe3+可通過靜電和疏水相互作用與病原體帶負電荷的細胞壁結合。CB[7]能夠掩埋PFP-NMe3+側鏈上的烷基從而減弱PFP-NMe3+與病原體表面的疏水相互作用，當向PFP-NMe3+/CB[7]絡合物中添加金剛烷胺(AD)后，由于AD會與CB[7]形成更加穩定的CB[7]/AD絡合物，從而使PFP-NMe3+從PFP-NMe3+/CB[7]絡合物中釋放。因此，PFP-NMe3+/CB[7]絡合物在添加AD前后會與病原體表現出不同的相互作用方式。通過計算添加AD前后被PFP-NMe3+/CB[7]染色的病原體熒光強度的變化，實現對病原體簡單、快速區分。研究發現，添加AD后，革蘭氏陽性菌的熒光強度顯著增加，而革蘭氏陰性菌和真菌的熒光強度則明顯減少，表明PFP-NMe3+/CB[7]絡合物能夠成功檢測出一個樣品中的多種病原體。而且該檢測方法快速、簡單，僅需2 h即可對各種病原體進行分層，并且不需要特定的生物標記或細胞標記。Ishihara等[82]合成了2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿聚合物(MPC)，具有良好的血液相容性和生物相容性，可用于制造人工器官等。MPC聚合物相比于傳統材料具有很好的血液相容性，在沒有使用抗凝劑的情況下與血液接觸也可以有效抑制血液的凝固。將人全血分別涂覆在玻璃和MPC聚合物上，發現血液在玻璃上的凝結時間為8.4 min，而在MPC聚合物上的凝結時間顯著增加為28 min，這是因為MPC聚合物能夠有效抑制血漿蛋白的減少和吸附蛋白的變性。此外，MPC聚合物具有良好的抗蛋白質吸附和細胞黏附性能，因此被廣泛應用于臨床器官的表面修飾和生物醫學設備。

2 功能高分子材料發展趨勢

2.1 環境降解高分子材料

近年來，高分子材料的發展非常迅速，應用也日益廣泛，但高分子材料在自然環境中很難分解，造成大量的白色污染，這就使發展可降解高分子材料成為必然趨勢[83]。降解高分子材料分為光降解高分子材料和生物降解高分子材料兩類[84-86]。高分子材料通過引入感光基團或添加光敏劑來制備光降解高分子材料，在光的作用下光降解高分子材料的聚合物鏈斷裂，分子量降低[87]。光降解高分子材料主要用于包裝材料和農膜，但其應用條件苛刻、價格較貴，因此生物降解高分子材料在近幾年更受關注[88-89]。生物降解高分子材料是指通過生物酶作用或微生物化學作用能夠發生降解的高分子。生物降解高分子材料包括淀粉、纖維素、甲殼素、透明質酸等天然高分子材料和乳酸、聚己內酯等合成高分子材料[90-92]。生物降解高分子材料具有質量輕、價格便宜以及易降解等特點而被廣泛應用于生物工程和醫用降解高分子材料等領域。

Nayanathara等[93]通過苯乙烯(St)與天然肉桂油和合成肉桂醛(Cin)之間的自由基共聚合制備了兩種苯乙烯-肉桂醛聚合物薄膜(St-co-Cin)，研究了在室外風化條件下和紫外線輻射條件下薄膜的光降解作用。研究發現，紫外線照射下苯乙烯-肉桂醛共聚物的羰基吸收光后誘發Norrish Ⅰ和Norrish Ⅱ降解反應，反應產生的自由基會通過自氧化作用繼續降解。在室外風化條件下，苯乙烯-肉桂醛共聚物的失重率遠高于聚苯乙烯均聚物的失重率，而且在風化10天后共聚物開始變色，而聚苯乙烯均聚物沒有發生變色。此外，隨著肉桂醛含量的增加，苯乙烯-肉桂醛共聚物薄膜的失重率增高。在各時間間隔內，通過合成肉桂醛制備的共聚物的失重率均高于與天然肉桂油合成的共聚物的失重率。因此，制備的苯乙烯-肉桂醛共聚物薄膜在藥用包裝以及食品包裝工業中具有潛在的應用。

Sevostyanov等[94]合成了一種聚乳酸-乙醇酸薄膜(PLGA)，具有生物降解性和藥物緩釋性能。研究發現，合成的PLGA膜具有一定的力學性能，相對伸長率為25%～165%，拉伸強度為20～55 MPa。此外，PLGA膜是可生物降解的，每天的降解率為0.5%～1.0%。PLGA薄膜能夠持續和定向釋放生物大分子，特別是具有高溶栓活性的鏈激酶分子，經PLGA膜釋放的鏈激酶分子約90%，保持其活性，鏈激酶的釋放速率為每天0.01～0.07 mg/cm2。當將PLGA薄膜樣品植入動物體內兩個月后，僅在組織中檢測到了微量的PLGA，并且在術后沒有并發癥，表明合成的PLGA膜對細胞沒有任何毒性作用。因此，合成的新型可生物降解的PLGA聚合物膜具有一定的力學性能，并且能夠持續定向地釋放藥物，在生物醫藥領域具有巨大的應用潛能。

2.2 形狀記憶高分子材料

形狀記憶材料是在改變并固定其形狀后，通過改變外界條件(溫度、pH、電場力等)能夠使其恢復初始形狀的材料[95]。形狀記憶高分子材料根據引起形狀記憶效應條件的不同分為熱致感應型、電致感應型、光致感應型和化學感應型，其中熱致感應型形狀記憶高分子材料應用最為廣泛[96-98]。形狀記憶高分子材料具有質量輕、形變量大、成型容易等優點，被用于醫療、包裝、建筑等領域[99]。

Gopinath等[100]通過熔融共混法制備了具有熱響應形狀記憶功能的高分子納米復合材料，該材料由聚己內酯(PCL)、聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)和碳納米纖維(CNF)共混合成(如圖3所示)。其中，PCL因為熔點較低(60 ℃)充當開關聚合物，提供熱響應形狀記憶性能。此外，PCL和SBS的混合能夠提供材料更好的彈性和柔韌性，而CNF會增強材料的導熱性和導電性。研究表明，PCL含量會影響納米復合材料的形狀記憶性能，當PCL含量低于12.5%時，材料不具有形狀記憶功能。SBS彈性體有助于材料形狀的恢復，此外合成的納米復合材料還具有較好的熱穩定性。Capiel等[101]通過自由基聚合反應由月桂酸、油酸、甲基丙烯酸縮水甘油酯和苯乙烯制備了一種形狀記憶材料。該材料高度半透明且不溶于常見的有機溶劑和水，此外還具有適度的交聯密度。研究還發現，高的交聯密度有利于材料的形狀恢復。Ma等[102]選用星形聚乳酸和低聚苯胺合成了一種兼有形狀記憶功能和導電功能的共聚物(ESMP)。低聚苯胺的加入增強了ESMP共聚物的拉伸應力，使所得的形狀記憶共聚物具有很高的機械強度。另外，ESMP共聚物還具有優異的形狀記憶能力和生物降解性。

圖3 SBS,PCL和CNF合成的形狀記憶聚合物納米復合材料示意圖[100]Fig.3 Schematic view of the synthesis of the shape memory polymer nanocomposite built from SBS,PCL and CNF[100]

2.3 智能高分子水凝膠

高分子水凝膠是一種由親水性高分子通過化學或物理交聯而形成的具有三維網絡結構的聚合物，能夠吸收并保持大量的水[103]。高分子水凝膠具有與天然組織相似的微環境，都有很高的含水量(最高達99%)，在生物醫藥領域有廣泛的應用，如傷口敷料、隱形眼鏡、組織工程和藥物遞送領域[104-106]。當高分子水凝膠所處的環境(溫度、pH、離子濃度、光、磁場、電場和化學物質等)發生變化時，高分子凝膠的結構或體積相變也會產生相應的改變，這種水凝膠被稱為智能水凝膠。基于智能高分子水凝膠的刺激響應性，其被廣泛應用于傳感器、驅動器、藥物載體和生物催化等領域[107-109]。

Zheng等[110]合成了一種基于殼聚糖的溫敏性可注射水凝膠，通過將殼聚糖溶液(CS)與β-甘油磷酸鹽(β-GP)物理混合制得，此外凝膠中還封裝了光熱材料(MoS2/Bi2S3-PEG，MBP納米片)和抗腫瘤藥物(阿霉素，DOX)，從而實現了結腸癌的光熱和化學療法的結合。當溫度高于37 ℃時，由于CS和β-GP之間的氫鍵、靜電相互作用和疏水相互作用增強，水凝膠會發生溶膠-凝膠轉變。當CS/MBP/DOX溶液注入人體后會發生凝膠化，實現DOX和MBP納米片的封裝從而阻止其進入血液循環，提高藥物治療的安全性。此外，CS基水凝膠還具有很好的抗菌能力，進一步增強了載藥凝膠的安全性。研究表明，CS/MBP/DOX水凝膠的凝膠溫度可以通過近紅外激光輻照來控制，因此DOX的釋放是可控的，該水凝膠能夠有效地用于腫瘤治療。Solomevich等[111]研究了基于葡聚糖磷酸酯(DP)水凝膠的脯氨酸藥物遞送系統，以及其用于局部癌癥治療的可能性。研究表明，制得的DP水凝膠對pH敏感，并且具有生物降解性。此外，還研究了水凝膠的藥物釋放性能，發現藥物的釋放量取決于外部介質的pH值，并且隨著DP水凝膠中磷基含量的增加而減少。研究還發現，DP水凝膠具有體外細胞毒性和體內抗腫瘤活性。這證明DP水凝膠可以用作藥物控釋的載體，在治療胃腸道惡性腫瘤方面具有巨大的潛力。

3 結束語

本文介紹了反應型功能高分子材料、光功能高分子材料、電功能高分子材料和生物醫用功能高分子材料等幾類常用的功能高分子，對其分類、作用機理以及應用等方面進行了簡要闡述。隨著功能高分子材料的蓬勃發展和實際應用的需求，功能高分子材料向著環境友好型和智能化發展，因此本文還著重介紹了環境降解高分子材料、形狀記憶高分子材料和智能高分子水凝膠。

多功能高分子材料由于其功能的多樣化，在生產生活中具有更加廣泛的應用。因此，功能高分子材料近年來逐漸向著多功能化方向發展，電磁材料、導電材料、光熱材料等相繼出現。此外，隨著科學技術的不斷進步，研究人員對高分子結構與性能之間關系的研究也逐漸深入，制備出越來越多的具有特殊功能的新型功能高分子材料，比如生物高分子材料、隱身高分子材料等，進一步擴大了功能高分子材料的范圍。基于對高分子材料應用方面的更高要求，為克服高分子材料強度低、易老化、使用壽命短等缺點，兼有傳統功能(電功能、光功能等)和特殊功能(自修復、形狀記憶功能等)的功能高分子材料將是未來材料的研究方向。相信隨著對高分子材料結構的深入研究，兼有兩種或以上功能的高分子材料將進一步被擴展，有望應用于航空航天、醫療、食品、工業等各個領域。