對(duì)高分子材料的認(rèn)識(shí).doc

對(duì)高分子材料的認(rèn)識(shí)什么是高分子材料：顧名思義，是以高分子化合物為基礎(chǔ)的材料。高分子材料是由相對(duì)分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命體都可以看作是高分子的集合。高分子材料的來源：高分子材料按來源分為天然、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進(jìn)化的基礎(chǔ)。19世紀(jì)30年代末期，進(jìn)入天然高分子化學(xué)改性階段，出現(xiàn)半合成高分子材料。1907年出現(xiàn)合成高分子酚醛樹脂，標(biāo)志著人類應(yīng)用合成高分子材料的開始。現(xiàn)代，高分子材料已與金屬材料、無機(jī)非金屬材料相同，成為科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要材料。高分子材料的分類：高分子材料按來源分為天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。高分子材料按特性分為橡膠、纖維、塑料、高分子膠粘劑、高分子涂料和高分子基復(fù)合材料等。高分子材料按用途又分為普通高分子材料和功能高分子材料。功能高分子材料除具有聚合物的一般力學(xué)性能、絕緣性能和熱性能外，還具有物質(zhì)、能量和信息的轉(zhuǎn)換、傳遞和儲(chǔ)存等特殊功能。已實(shí)用的有高分子信息轉(zhuǎn)換材料、高分子透明材料、高分子模擬酶、生物降解高分子材料、高分子形狀記憶材料和醫(yī)用、藥用高分子材料等。高分子材料的性能：高分子材料的結(jié)構(gòu)決定其性能，對(duì)結(jié)構(gòu)的控制和改性，可獲得不同特性的高分子材料。高分子材料獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和易改性、易加工特點(diǎn)，使其具有其他材料不可比擬、不可取代的優(yōu)異性能。新材料發(fā)展趨勢：(1）高分子材料。資源豐富、原料廣，輕質(zhì)、高強(qiáng)度，成形工藝簡易。提高工作溫度是研制的重要課題。各種塑料、合成橡膠和合成纖維將有很大發(fā)展，成為重要的新材料（2）特種陶瓷。高強(qiáng)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、電工電子功能陶瓷和復(fù)合陶瓷是新材料中普遍注重的發(fā)展方向。（3）功能材料。這是新材料中發(fā)展很快的一個(gè)重要方向，如半導(dǎo)體、激光、紅外、超導(dǎo)、電子、磁性、發(fā)光、液晶、換能、傳感材料等，品種繁多，前景廣闊。（4）能源材料。太陽能、磁流體發(fā)電、氫能等新能源發(fā)展，同時(shí)促進(jìn)了各種高溫?zé)?、?chǔ)能、換能材料的發(fā)展。（5）高性能、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)材料。（6）復(fù)合材料。纖維增強(qiáng)型、彌散粒子型、疊層復(fù)合型復(fù)合材料以及碳纖維、石墨纖維、硼纖維、金屬纖維、晶須的研制發(fā)展，將使被稱為21世紀(jì)材料復(fù)合材料更放光彩。（7）金屬新材料。非晶態(tài)金屬(金屬玻璃)、記憶合金、防振合金、超導(dǎo)合金和金屬氫等。(8）極限材料。在超高壓、超高溫、超低溫、超高真空等極端條件下應(yīng)用和制取的各種材料。如超導(dǎo)、超硬、超塑性、超彈性、超純、超晶格膜等材料。（9）原子分子設(shè)計(jì)材料。這是在材料科學(xué)深入研究的基礎(chǔ)上，對(duì)表面、非晶態(tài)、結(jié)構(gòu)點(diǎn)陣與缺陷、固態(tài)雜質(zhì)、非平衡態(tài)、相變以及變形、斷裂、磨損等領(lǐng)域研究探索的發(fā)展方向，以期獲得原子、分子組成結(jié)構(gòu)按性能要求設(shè)計(jì)的新材料。（10）稀土材料。稀土金屬在激光、熒光、磁性、紅外、微波、核能、特種陶瓷以及化工材料中，有奇異的性能，稀土材料已成為重要的開發(fā)領(lǐng)域。我國稀土資源儲(chǔ)量居世界首位，因此稀土的開發(fā)對(duì)我國更為重要。高分子材料的未來發(fā)展方向：1.高性能化 為滿足航天航空、電子信息、汽車工業(yè)、家用電器等多方面技術(shù)領(lǐng)域的需要，要求材料的機(jī)械性能、耐熱性、耐久性、耐腐蝕性等性能進(jìn)一步提高。 2.高功能化主要包括電磁功能高分子材料，光學(xué)功能高分子材料，物質(zhì)傳輸、分離功能高分子材料，生物功能高分子材料等。3.復(fù)合化以玻璃纖維增強(qiáng)材料為主的復(fù)合材料不僅在當(dāng)前已進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用階段，而且在將來仍會(huì)有所發(fā)展。高性能的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料是新材料革命的一個(gè)重要方向。4.精細(xì)化電子技術(shù)變化日新月異，要求原材料向高純化、超凈化、精細(xì)化、功能化方向發(fā)展。5.智能化“材料的智能化”是一項(xiàng)帶有挑戰(zhàn)性的未來的重大課題。智能材料是使材料本身帶有生物所具有的高級(jí)功能，如預(yù)知預(yù)告性、自我診斷、自我修復(fù)、自我增殖、認(rèn)識(shí)識(shí)別能力、刺激反應(yīng)性、環(huán)境應(yīng)答性等。功能材料的介紹：功能材料是指那些具有優(yōu)良的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、力學(xué)、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)功能，特殊的物理、化學(xué)、生物學(xué)效應(yīng)，能完成功能相互轉(zhuǎn)化，主要用來制造各種功能元器件而被廣泛應(yīng)用于各類高科技領(lǐng)域的高新技術(shù)材料。新型功能材料國外發(fā)展現(xiàn)狀：當(dāng)前國際功能材料及其應(yīng)用技術(shù)正面臨新的突破，諸如超導(dǎo)材料、微電子材料、光子材料、信息材料、能源轉(zhuǎn)換及儲(chǔ)能材料、生態(tài)環(huán)境材料、生物醫(yī)用材料及材料的分子、原子設(shè)計(jì)等正處于日新月異的發(fā)展之中，發(fā)展功能材料技術(shù)正在成為一些發(fā)達(dá)國家強(qiáng)化其經(jīng)濟(jì)及軍事優(yōu)勢的重要手段。超導(dǎo)材料:以NbTi、Nb3Sn為代表的實(shí)用超導(dǎo)材料已實(shí)現(xiàn)了商品化，在核磁共振人體成像（NMRI）、超導(dǎo)磁體及大型加速器磁體等多個(gè)領(lǐng)域獲得了應(yīng)用；SQUID作為超導(dǎo)體弱電應(yīng)用的典范已在微弱電磁信號(hào)測量方面起到了重要作用，其靈敏度是其它任何非超導(dǎo)的裝置無法達(dá)到的。但是，由于常規(guī)低溫超導(dǎo)體的臨界溫度太低，必須在昂貴復(fù)雜的液氦(4.2K)系統(tǒng)中使用，因而嚴(yán)重地限制了低溫超導(dǎo)應(yīng)用的發(fā)展。 生物醫(yī)用材料:作為高技術(shù)重要組成部分的生物醫(yī)用材料已進(jìn)入一個(gè)快速發(fā)展的新階段，其市場銷售額正以每年16%的速度遞增，預(yù)計(jì)20年內(nèi)，生物醫(yī)用材料所占的份額將趕上藥物市場，成為一個(gè)支柱產(chǎn)業(yè)。生物活性陶瓷已成為醫(yī)用生物陶瓷的主要方向；生物降解高分子材料是醫(yī)用高分子材料的重要方向；醫(yī)用復(fù)合生物材料的研究重點(diǎn)是強(qiáng)韌化生物復(fù)合材料和功能性生物復(fù)合材料，帶有治療功能的HA生物復(fù)合材料的研究也十分活躍。 能源材料：太陽能電池材料是新能源材料研究開發(fā)的熱點(diǎn)，IBM公司研制的多層復(fù)合太陽能電池，轉(zhuǎn)換率高達(dá)40%。美國能源部在全部氫能研究經(jīng)費(fèi)中，大約有50%用于儲(chǔ)氫技術(shù)。固體氧化物燃料電池的研究十分活躍，關(guān)鍵是電池材料，如固體電解質(zhì)薄膜和電池陰極材料，還有質(zhì)子交換膜型燃料電池用的有機(jī)質(zhì)子交換膜等，都是目前研究的熱點(diǎn)。 生態(tài)環(huán)境材料：生態(tài)環(huán)境材料是20世紀(jì)90年代在國際高技術(shù)新材料研究中形成的一個(gè)新領(lǐng)域，其研究開發(fā)在日、美、德等發(fā)達(dá)國家十分活躍，主要研究方向是：直接面臨的與環(huán)境問題相關(guān)的材料技術(shù)，例如，生物可降解材料技術(shù)，CO 2 氣體的固化技術(shù)，SOx、NOx催化轉(zhuǎn)化技術(shù)、廢物的再資源化技術(shù)，環(huán)境污染修復(fù)技術(shù)，材料制備加工中的潔凈技術(shù)以及節(jié)省資源、節(jié)省能源的技術(shù)；開發(fā)能使經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境協(xié)調(diào)性材料，如仿生材料、環(huán)境保護(hù)材料、氟里昂、石棉等有害物質(zhì)的替代材料、綠色新材料等；材料的環(huán)境協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)。 智能材料：智能材料是繼天然材料、合成高分子材料、人工設(shè)計(jì)材料之后的第四代材料，是現(xiàn)代高技術(shù)新材料發(fā)展的重要方向之一，將支撐未來高技術(shù)的發(fā)展，使傳統(tǒng)意義下的功能材料和結(jié)構(gòu)材料之間的界線逐漸消失，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能化、功能多樣化?？茖W(xué)家預(yù)言，智能材料的研制和大規(guī)模應(yīng)用將導(dǎo)致材料科學(xué)發(fā)展的重大革命。國外在智能材料的研發(fā)方面取得很多技術(shù)突破，如英國宇航公司在導(dǎo)線傳感器，用于測試飛機(jī)蒙皮上的應(yīng)變與溫度情況；英國開發(fā)出一種快速反應(yīng)形狀記憶合金，壽命期具有百萬次循環(huán)，且輸出功率高，以它作制動(dòng)器時(shí)、反應(yīng)時(shí)間，僅為10分鐘；在壓電材料、磁致伸縮材料、導(dǎo)電高分子材料、電流變液和磁流變液等智能材料驅(qū)動(dòng)組件材料在航空上的應(yīng)用取得大量創(chuàng)新成果。 功能材料的國內(nèi)需求分析：中國作為一個(gè) 12億人口的大國，正在實(shí)施宏偉的第三步發(fā)展戰(zhàn)略，這一根本國情加之特種功能材料在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的重要作用和地位，決定了我國對(duì)功能材料的需求將是巨大的。 功能材料不僅是發(fā)展我