智能高分子的应用现状
智能高分子材料的应用现状与发展展望
摘要：简单介绍了智能高分子材料，如智能高分子凝胶、形状记忆高分子材料、智能织物、智能高分子膜和智能高分子复合材料等的应用现状，并展望了其发展前景。
关键词：高分子材料；智能材料；高分子凝胶；形状记忆高分子；智能高分子膜；智能高分子复合材料
1.智能高分子的简单介绍与分类
智能高分子材料又称智能聚合物、机敏性聚合物、刺激响应型聚合物、环境敏感型聚合物，是一种能感觉周围环境变化，而且针对环境的变化能采取响应对策的高分子材料。外界环境刺激因素有：温度、压力、声波、离子、电场、溶剂和磁场等，对这些刺激因素产生有效响应的智能高分子自身性质，如相、形状、光学、力学、电场、表面积、反应速度和识别性能等随之变化。它是通过分子设计和有机合成的方法使有机材料本身具有生物所赋予的高级功能。如自修与自增功能, 认识与鉴别功能，刺激与响应功能等。其研究涉及众多的基础理论研究，有很多的成果已在高科技、高附加值产业中得到了应，已成为高分子材料的重要发展方向之一。
按材料的种类可分为金属类智能材料、非金属类智能材料、高分子类智能材料、智能复合材料；按材料的来源可分为天然智能高分子和合成智能高分子；按材料的应用领域可划分为建筑用智能材料、工业用智能材料、军用智能材料、医用智能材料、航天用智能材料；按材料的功能可划分为半导体、压电体、电致流变体。
2.智能高分子的应用现状
2.1智能高分子凝胶
智能高分子凝胶是一种三维高分子网络和溶剂组成体系这类高分子凝胶材料可随环境的变化而产生可逆的、非连续的体积变化。高分子凝胶的溶胀收缩循环可用于化学阀、吸附分离、传感器和记忆材料；循环提供的动力可用来设计“化学发动机”；网孔的可控性可以适用于药物释放体系。
智能凝胶是由于其组成的聚合物主链或侧链上含有离子解离性、极性或疏水性基团，能够对外界环境溶剂组分、温度、pH值、电场、光、磁场等的变化能
产生可逆的、不连续(或连续)的体积变化，因此通过控制高分子凝胶网络的微观结构与形态，来影响其溶胀或伸缩性能，从而使凝胶对外界刺激做出响应，表现出智能的特性。
智能水凝胶按照响应环境的不同可分为温度敏感水凝胶——随温度变化的凝胶、pH敏感水凝胶——随pH值变化的凝胶、盐敏凝胶——随盐浓度变化的凝胶、光敏感水凝胶——随光强度变化的凝胶；此外，还有压力敏感水凝胶、电场敏感水凝胶和复合敏感水凝胶等。
由于智能凝胶在环境刺激下的独特响应性，在细胞培养基质、药物控释载体、组织工程、分子诊断等生物医学方面具有良好的应用前景，因此设计和合成具有刺激响应性的新型水凝胶将被不断开发用于生物医学和纳米技术领域。新型的智能水凝胶必需同时拥有符合要求的化学，力学和生物学功能。由合成聚合物与天然蛋白或多糖通过复合制作的生物杂化水凝胶以及有机/无机杂化水凝胶正是以其优良的力学和生物学功能而引起越来越多的关注。
2.2形状记忆型高分子材料
形状记忆聚合物( shape memory polymers，SMP) 作为一种新型而特殊的智能高分子材料，它能够感知外界环境变化的刺激( 如温度光电磁溶剂等)并响应这种变化，对其状态参数( 如形状位置应变等)进行调整，从而能回复到预先设定状态。
形状记忆高分子材料是利用结晶或半结晶高分子材料经过辐射交联或化学交联后具有记忆效应的原理而制造的一类新型智能高分子材料。形状记忆过程可简单表述为：初始形状的制品——二次形变——形变固定——形变回复。其性能的优劣，可用形状回复率、形变量等指标来评价。形状记忆功能主要来源于材料内部存在不完全相容的两相结构：固定相和可逆相固定相的作用是保持成型制品初始形状的记忆和回复，而可逆相则是随温度变化让其形状发生可逆的变化。
由于形状记忆材料具有优异的性能，诸如形状记忆效应、高回复形变、良好的抗震性和适应性，以及易以线、颗粒或纤维的形式与其他材料结合形成复合材料等。因此，形状记忆材料的应用范围也越来越广，如在在医疗领域，形态记忆树脂可代替传统的石膏绷扎，具有生物降解性的形状记忆高分子材料可用作医用组合缝合器材、止血钳等。在航空领域，形状记忆高分子材料被用作机翼的振动
控制材料。在纺织中，服装在常温下形成的折皱可以通过升温来消除折痕，回复至原来的形状。甚至我们可以将响应温度设计在室温或人体温度范围内，从而可即刻消除形成的折皱。利用高分子材料的形状记忆智能可制备出热收缩管和热收缩膜等。
虽然形状记忆型高分子有很多优点，但尚存在着许多不足之处，如形变回复小、耐热性差和回复精度不高等。因而，在形状记忆聚合物的分子设计和复合材料的研究等方面，还有待于进一步研究，在应用开发方面的工作还具有极大的潜力可挖。
2.3智能织物
将聚乙二醇与各种纤维（如棉、聚酯或聚酰胺聚氨酯）共混物结合，使其具有热适应性与可逆收缩性。所谓热适应性是赋予材料热记忆特性，温度升高时纤维吸热，温度降低时纤维放热，此热记忆特性源于结合在纤维上的相邻多元醇螺旋结构间的氢键相互作用。温度升高时，氢键解离，系统趋于无序状态，线团弛豫过程吸热。当环境温度降低时，氢键使系统变为有序状态，线团被压缩而放热。这种热适应织物可用于服装和保温系统，包括体温调节和烧伤治疗的生物医学制品及农作物防冻系统等领域。
此类织物的另一功能是可逆收缩，即湿时收缩，干时恢复至原始尺寸，湿态收缩率达到可用于传感/执行系统、微型发动机及生物医用压力与压缩装置，如压力绷带，它在血液中收缩，在伤口上所产生的压力有止血作用，绷带干燥时压力消除。
当前，分子纳米技术与计算机、检测器、微米或纳米化机器的结合，又使织物的智能化水平得到了进一步提高。自动清洁织物和自动修补的织物等更加引起人们的关注。
2.4智能高分子膜
与传统高分子膜相比，受生物膜启发的环境刺激响应型智能高分子膜具有环境响应的选择性和“开/关”特性。因此，环境刺激响应型智能膜在化学物质/药物的控制释放、物质分离、水处理、组织工程、化学传感器等领域有着潜在的应用价值。
高分子薄膜在智能方面研究较多的是选择性渗透、选择性吸附和分离等。高
分子膜的智能化是通过膜的组成、结构和形态的变化来实现的。现在研究的智能高分子膜主要是起到“化学阀”的作用。对智能高分子膜的研究主要集中在敏感性凝胶膜、敏感性接枝膜及液晶膜方面。用高分子凝胶制成的膜能实现可逆变形，也能承受一定关的静压力。
按照智能高分子膜的结构，智能高分子膜可以分为智能高分子凝胶膜和智能高分子开关膜两种。智能高分子凝胶膜是由智能高分子交联而成的均质凝胶膜，它在外界环境刺激的作用下会整体溶胀或收缩，从而改变其渗透特性和选择透过性。智能高分子开关膜则是将智能高分子与非刺激响应型基材膜结合而成，智能高分子作为智能开关调节膜孔大小，从而实现渗透特性和选择透过性的变化。智能高分子凝胶膜完全由交联的智能高分子凝胶组成，强度低，多见于智能微囊膜。而智能高分子开关膜能够结合基材膜的机械强度等方面的优异性能和智能高分子的环境刺激响应性能，研究最为广泛。
智能膜的类型多种多样。目前，已有关于温度响应型智能膜、pH响应型智能膜、离子强度响应型智能膜、光响应型智能膜、电场响应型智能膜、磁场响应型智能膜、特定化学物质或离子响应型智能膜、多重刺激响应型智能膜的报道。其中，在众多的智能膜中温度响应型和pH响应型智能膜的研究最为广泛。
2.5智能高分子复合材料
智能高分子材料在工业、建筑、航空、医药领域的应用越来越广泛。复合材料大都用作传感器元件。新的智能复合材料具有自愈合、自应变等功能。在航空领域，美国一研究所正在研制用复合材料制成的贴在机冀上的“智能皮”，以取代起飞、转向、降落所必需的尾翼和各种襟翼。这些“智能皮”可以根据飞行员和飞机电脑的指令改变外形，起到与飞机尾翼和襟翼相同的作用。在建筑领域，利用复合材料的自诊断、自调节、自修复功能，可用于快速检测环境温度、湿度，取代温控线路和保护线路。用具有电致变色效应和光记忆效应的氧化物薄膜制备自动调光窗口材料，既可减轻空调负荷又可节约能源，在智能建筑物窗玻璃领域得到了广泛应用。用有热电效应和热记忆效应的高聚物薄膜进行智能多功能自动报警和智能红外摄像，取代了复杂的检测线路。用有光电效应的光导纤维制作光纤混凝土制件，当结构构件出现超过允许宽度裂缝时，光路被切断而自动报警，可取代复杂的检测线路。
其中，稀土因其电子结构的特殊性而具有光、电、磁等特性，这些特性是人们制备稀土/高分子特种复合材料技术和应用的强大驱动力。稀土/高分子复合材料在X射线屏蔽应用中可有效弥补铅的弱吸收区；具有高稀土含量的复合高分子屏蔽材料具有强的热中子吸收能力；含稀土的共聚物具有强顺磁性；稀土配合物有促进橡胶硫化和抗热氧老化的特性。
3.发展展望
目前，我国智能高分子材料的研究与开发存在着不足，与世界先进水平相比尚有相当大的差距，影响了我国信息、航天、航空、能源、建筑材料、航海、船舶、军事等诸多部门的发展，有时甚至成为制约某些部门发展的关键因素。国外智能高分子材料正处于研究开发阶段，各发达国家都对其相当重视。因此，21世纪智能高分子材料会被更加广泛的应用，从而引导材料学的发展方向。
参考文献
[1].李青山,张钦仓,谢磊.智能高分子材料的研究进展[J].合成橡胶工业, 2003,26(5):265-267.
[2].辛晓晶.智能高分子材料的应用现状及研究进展[J]. 甘肃石油和化工,2006,2:6-9.
[3].刘莉,张微微.智能高分子与高分子凝胶[J].化学工程师,2003,95(3):26-28
[4].肖春生,田华雨.智能性生物医用高分子研究进展[J]. 中国科学,2008,38(10): 867 -880
[5].李兴建,王亚茹.形状记忆高分子材料的网络结构化设计和性能研究[J].化学进展,2013,25(10):1726-1738
[6].胡金莲,杨卓鸿.形状记忆高分子材料的研究及应用[J].印染,2004,3:44-46
[7].谢锐,刘壮.智能高分子开关膜的制备方法研究进展[J].中国工程科学,2014,16(12):94-100
[8].刘力.稀土/高分子复合材料的研究进展[J]. 功能材料信息,2013,10(5):26-34
高分子材料在各领域的应用与前景
200810230129 许莎莎08材化(一)班(材料合成与加工课程论文) 高分子材料在各领域的应用及前景 1高分子材料的发展现状与趋势 高分子材料作为一种重要的材料, 经过约半个世纪的发展巳在各个工业领域中发挥了巨大的作用。从高分子材料与国民经济、高技术和现代生活密切相关的角度说, 人类已进人了高分子时代。高分子材料工业不仅要为工农业生产和人们的衣食住行用等不断提供许多量大面广、日新月异的新产品和新材料又要为发展高技术提供更多更有效的高性能结构材料和功能性材料。鉴于此, 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五个方向：工程塑料，复合材料，液晶高分子材料，高分子分离材料，生物医用高分子材料。近年来,随着电气、电子、信息、汽车、航空、航天、海洋开发等尖端技术领域的发展和为了适应这一发展的需要并健进其进?步的发展, 高分子材料在不断向高功能化高性能化转变方面日趋活跃,并取得了重大突破。 2 高分子材料各领域的应用 （1）高分子材料在机械工业中的应用 高分子材料在机械工业中的应用越来越广泛, “以塑代钢”、
“塑代铁”成为目前材料科学研究的热门和重点。这类研究拓宽了材料选用范围,使机械产品从传统的安全笨重、高消耗向安全轻便、耐用和经济转变。如聚氨酉旨弹性体，聚氨醋弹性体的耐磨性尤为突出, 在某些有机溶剂如煤油、砂浆混合液中, 其磨耗低于其它材料。聚氨醋弹性体可制成浮选机叶轮、盖板, 广泛使用在工况条件为磨粒磨损的浮选机械上。又如聚甲醛材料聚甲醛具有突出的耐磨性, 对金属的同比磨耗量比尼龙小, 用聚四氟乙烯、机油、二硫化钥、化学润滑等改性, 其摩擦系数和磨耗量更小, 由于其良好的机械性能和耐磨性, 聚甲醛大量用于制造各种齿轮、轴承、凸轮、螺母、各种泵体以及导轨等机械设备的结构零部件。在汽车行业大量代替锌、铜、铝等有色金属, 还能取代铸铁和钢冲压件。 2 高分子材料在燃料电池中的应用 高分子电解质膜的厚度会对电池性能产生很大的影响, 减薄膜的厚度可大幅度降低电池内阻, 获得大的功率输出。全氟磺酸质子交换 膜的大分子主链骨架结构有很好的机械强度和化学耐久性, 氟素化合物具有僧水特性, 水容易排出, 但是电池运转时保水率降低, 又要影响电解质膜的导电性, 所以要对反应气体进行增湿处理。高分子电解质膜的加湿技术, 保证了膜的优良导电性, 也带来电池尺寸变大增大左右、系统复杂化以及低温环境下水的管理等问题。PEFC的发展离不开新材料的发现及其在燃料电池中的应用, 今后随着高性能、低成木的高分子材料开发研究, 有希望促进实现商业应用, 成为
智能高分子材料 刘心悦20420092201280
智能高分子凝胶简介 班级：09化学2班姓名：刘心悦学号：20420092201280 摘要：智能高分子凝胶可以通过控制高分子凝胶网络的微观结构与形态，来影响其溶胀或伸缩性能，从而使凝胶对外界刺激作出灵敏的响应，表现出智能。 关键词：智能高分子材料高分子凝胶 智能高分子材料 智能高分子材料属于智能材料(intelligentmaterial)的范畴。智能材料是指对环境可感知、响应，并且具有发现能力的新材料[1]。智能材料的研究与开发正孕育着新一代的技术革新。 智能材料包括金属智能材料、无机非金属智能材料和高分子智能材料，其中高分子智能材料包括智能高分子凝胶、智能高分子复合材料和智能高分子膜材料等，目前研究最广的是智能高分子凝胶。 智能高分子凝胶 高分子凝胶是由具有三维交联网络结构的聚合物与低分子介质共同组成的多元体系，其大分子主链或侧链上含有离子解离性、极性或疏水性基团，对溶剂组分、温度、pH值、光、电场、磁场等的变化能产生可逆的、不连续(或连续)的体积变化，所以可以控制高分子凝胶网络的微观结构与形态，来影响其溶胀或伸缩性能，从而使凝胶对外界刺激作出灵敏的响应，表现出智能。 智能凝胶的体积相变原理 根据高分子凝胶溶胀及退溶胀的渗透压公式，渗透压由高分子链与溶剂的相互作用、高分子链的橡胶弹性和高分子凝胶内外离子浓度差构成。当这三者之间达到平衡时，高分子凝胶呈平衡状态。温度、pH值、无机盐的浓度、溶剂的性质对溶胀平衡都有影响，在一定的外界刺激下，凝胶会因为溶液性质的微小变化而引起极大的体积变化，即所谓的凝胶体积相变，这就是智能高分子凝胶对外界
刺激作出响应的依据。 智能高分子凝胶对各种外界刺激的响应性 1 溶剂组成 体积变化。也就是说，当pH值发生变化时，水凝胶体积随之变化。考虑到国外智能高分子材料均集中在合成聚合物(由均聚物、接枝或嵌段共聚物到共混物、互穿聚合物网络及高分子微球等)，他将智能材料的研究开拓到具有凝胶相转变的天然高分子材料，特别是生物相容性良好而且可以生物降解的壳聚糖(chitosan,CS ) 3 温敏性凝胶 利用高分子与溶剂之何的相互作用力的变化、溶胀高分子凝胶的大分子链的线团一球的转变，使凝胶由溶胀状态急剧地转化为退溶胀状态，从而高分子凝胶表现出对溶剂组分变化的响应，这类材料可由聚乙烯醇、聚丙烯酞胺等制成川。如:聚丙烯酞胺(PAAM)纤维经环化处理后除去未环化的部分以及未参加反应的物质，干燥后即得到P八AM凝胶纤维。这种纤维在水中伸长，在丙酮中收缩，而且其体积随溶剂体系中丙酮含量的增加发生连续的收缩。如果在凝胶网络中引人电解质离子成部分离子化凝胶，则在某一溶剂组成时产生不连续的体积变化。 2 pH值响应凝胶 具有pH值响应性的凝胶，一般均是通过交联形成大分子网络。凝胶中含有弱酸和碱基团，这些基团在不同的pH值及离子强度的溶液中，响应的离子化，使凝胶带电荷，并使网络中氢键断裂，导致凝胶发生不连续的 温敏性凝胶,当温度升高时，疏水相相互作用增强，使凝胶收缩，而降低温度，疏水相间作用减弱使凝胶溶胀，既所谓的热缩凝胶。例如，轻微交联的N一异丙基丙烯酞胺(NIPA )与丙烯酸钠的共聚体。其中丙烯酸钠是阴离子单体，其加量对凝胶的溶胀比和热收缩敏感温度有明显影响。阴离子单体含量增加，溶胀比增加，热收缩温度提高。所以可以从阴离子单体的加量来调节溶胀比和热收缩温度。NIPA与甲基丙烯酸钠共聚交联体亦是一种性能优良的阴离子型热缩温敏性水凝胶。最近报道的以NIPA,丙烯酞胺一2一甲基丙磺酸钠、N-(3- 甲基胺)丙基丙烯酞胺制得的两性水凝胶，其敏感温度随组成的变化在等物质的量比时最低，约为3590，而只要正离子或负离子的量增加，均会使敏感温度上升。
[高分子材料] 中国石化联合会傅向升：高分子材料现状与可持续发展
来源：《中国化工信息》 作者：中国石油和化学工业联合会副会长傅向升 中国石油和化学工业联合会副会长傅向升 1 高分子材料规划思路及当前现状 高分子材料因其质轻、高强度、耐温、耐腐蚀等优异的性能，而广泛应用于高端制造、电子信息、交通运输、建筑节能、航空航天、国防军工等诸多领域。所以，高分子材料一直是发达国家和跨国公司十分重视的发展领域，美国、德国、日本等发达国家一直是全球高分子材料的领先者，我们熟悉的巴斯夫、杜邦、陶氏、三菱、LG、SK等跨国公司一直都是高分子材料领域的领航者。自改革开放以来，中国十分重视高分子材料的创新与发展，自“七五”计划以来，高分子材料一直是国家重点科技攻关计划与产业化的重点内容。《石油和化学工AHAHAGAHAGAGGAGAGGAFFFFAFAF
业“十三五”发展规划指南》将高分子材料作为战略新兴产业列为优先发展的领域，对高性能树脂、高性能橡胶、高性能纤维、功能性膜材料等高分子材料的创新与发展都提出了明确的要求；组织专业协会和行业专家编写了《合成树脂行业“十三五”发展规划》，明确高分子材料“十三五”发展的指导思想是：以调整优化产业结构为重点，全面实施科技创新、结构调整、节能减排，加快推进产业转型升级，积极发展高端树脂、生物基树脂和专用料等新型材料，大力推进科技含量高、市场前景广、带动作用强的新产品规模化发展，为战略新兴产业发展、国家重大工程建设和国防科技工业提供支撑和保障。努力开发一批具有自主知识产权并占据行业制高点的关键技术和引领技术，培育一批具有国际竞争优势的大中型企业和企业集团，积极推进行业有序发展，初步形成资源节约型、环境友好型、本质安全型发展模式。 明确的发展目标是：以提高自主创新能力为核心，以树脂专用料、工程塑料、新型功能材料、高性能结构材料和先进复合材料为发展重点，通过产学研相结合的协同创新，突破一批关键技术和共性技术，开发高性能聚烯烃、工程塑料、改性树脂、特种纤维、高端热固性树脂及其树脂基复合材料，以及可降解塑料等新材料制备技AHAHAGAHAGAGGAGAGGAFFFFAFAF
浅谈智能高分子材料现状与前景
浅谈智能高分子材料现状与前景 班级：料085 姓名：季承玺 学号：089024463 选课时间：周三7-8节，周五5-6节
浅谈智能高分子材料现状与前景 料085 季承玺 089024463 选课时间：周三7-8节，周五5-6节 摘要：功能与智能高分子材料是近代发展较快的交叉学科。它不仅在轻工、化工、纺织、石油化工、国防科技、医疗保健中应用相当广泛，而且在生物科学、信息科学、材料科学以及新能源等高新技术领域也有广泛的应用前景。 关键字：智能高分子，应用，材料，前景 引言：材料的智能性是指材料的作用和功能可随外界条件的变化而有意识地调节、修饰和修复。智能高分子材料的品种多,范围广,智能凝胶、智能膜、智能纤维和智能粘合剂等均属于智能高分子材料的范畴。由于高分子材料与具有传感、处理和执行功能的生物体有着极其相似的化学结构,较适合制造智能材料并组成系统, 向生物体功能逼近, 因此其研究和开发尤其受到关注。 前景：高分子材料由于在结构上的复杂性和多样性,可以在分子结构(包括支链结构)、聚集态结构、共混、复合、界面和表面甚至外观结构等方面进行或单一或多种结构的利用,以达到材料的某种智能化。智能材料的发展是建立在人类需要的基础上的,因此它必将朝着对人们活动起分担作用的社会活动对应型方向发展。材料特殊的结构决定了它的智能价值。目前对结构的设计和控制还局限于一次结构。所以,聚合物的高次结构以及与之相关的分子间的相互作用必将成为今后智能高分子研究的重要课题。 一、智能高分子材料概念 “智能材料”这一概念是由日本的高木俊宜教授于1989年提出来的。所谓智能材料,就是具有自我感知能力,集累积传感、驱动和控制功能于一体的材料,也是具有感知功能即识别功能、信息处理功能以及执行功能的材料,具备感知、反馈、响应三大基本要素。它不但可以判断环境,而且可以顺应环境,通过感知周围环境的变化,适时做出相应措施,达到自适应的目的。智能材料可用图1作出描述。迄今为止,人们已开发出许多种智能高分子材料[2]。 由于高分子材料与具有传感、处理和执行功能的生物体有着极其相似的化学结构,较适合制造智能材料并组成系统,向生物体功能逼近,因此其研究和开发尤其受到关注[10]。 智能高分子材料又称智能聚合物、机敏性聚合物、刺激响应型聚合物、环境敏感型聚合物，是一种能感觉周围环境变化，而且针对环境的变化能采取响应对策的高分子材料。
高分子凝胶
姓名：王敏 学校：南通大学 学院：化学化工学院 专业：高分子材料与工程 指导老师：陆亚请 目录 2、智能高分子凝胶的介绍.......................................... 3、智能凝胶的体积相变原理........................................ 4、智能高分子凝胶对各种外界刺激的晌应性.......................... 4.1溶剂组成.................................................. 4．2温度..................................................... 4．3pH值..................................................... 4．4光....................................................... 4．5电场..................................................... 4．6磁场..................................................... 4.7化学物质.................................................. 4.8表面活性剂................................................ 4.9温度与PH双重性........................................... 5、智能凝胶的应用................................................ 5．1药物释放系统(DDS) ........................................ 5．2化学机械................................................. 5．3化学阀................................................... 5．4人工触觉系统............................................. 5.5调光材料.................................................. 5.6组织工程.................................................. 5.7环境工程.................................................. 5.8智能膜.................................................... 5.9灵巧凝胶表面.............................................. 6、展望.......................................................... 致谢............................................................. 参考文献：....................................................... 智能高分子凝胶刺激响应的分类与应用 （南通大学化学化工学院王敏）
高分子材料发展现状及应用趋势探讨
高分子材料发展现状及应用趋势探讨 目录 1引言 (2) 2高分子材料概念 (2) 2.1 高分子材料按来源分类 (2) 2.2高分子材料按应用分类 (2) 3高分子材料发展现状 (3) 3. 1军工业领域现状 (3) 3. 2建筑领域应用现状 (4) 3. 3民用行业应用现状 (4) 4高分子材料的应用趋势 (4) 4. 1热响应型 (4) 4. 2电磁响应型 (4) 4. 3水溶性高分子材料 (5) 4. 4绿色发展 (5) 5 高分子材料发展面临的挑战与制约 (5) 5.1低端过剩高端缺乏 (6) 5.2关键技术和核心技术制约还很突出 (6) 5.3塑料垃圾污染 (6) 6 高分子材料未来可持续发展的思考 (7) 6.1创新是可持续发展的关键 (7) 6.2绿色发展是可持续发展的根本之策 (7) 6.3对标国际一流技术 (8) 7结语 (9)
1引言 高分子材料是材料科学研究领域的重要组成部分，对社会发展有着重要影响，适应人类材料利用的发展方向。科学技术的发展为高分子材料的进步提供了助力。如今社会建设中对材料的运用方而有着新的发展要求，对高分子材料进行深入研究，能够适应社会发展的需要。 2高分子材料概念 2.1 高分子材料按来源分类 高分子材料具有聚合性能，高分子化合物为其主要组成部分，借助多种助剂比如添加剂等发挥作用。高分子材料了主要分为大然及人工合成两种类型。大然性高分子材料大多从自然界中的动植物资源中进行有效获得，比如橡胶等材料。而人工合成高分子材料主要通过合成方法来制作材料，其中包括塑料、橡胶、合成纤维等类型，比如人们日常生活中的塑料瓶等。两种类型的高分子材料相比，人工合成类型的具有较多优点，比如耐腐蚀性较好、绝缘性能佳等，高分子材料在社会中的多个领域有着广泛运用。高分子材料逐渐朝着智能化、科学化的方向快速发展。 2.2高分子材料按应用分类 高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。 ①橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。其分子链间次价力小，分子链柔性好，在外力作用下可产生较大形变，除去外力后能迅速恢复原状。有天然橡胶和合成橡胶两种。②纤维分为天然纤维和化学纤维。前者指蚕丝、棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合成高分子为原料，经过纺丝和后处理制得。纤维的次价力大、
智能化高分子的研究进展
智能化高分子的研究进展 摘要：近年来，在新材料领域中正在兴起一门新的分支学科——智能高分子材料。本文对一些智能高分子材料在各个领域的研究及应用做出综述性的阐述，并对该领域的发展做出一些展望。 关键字：智能高分子材料（Intelligent Polymer Materials）特征应用发展智能高分子材料 智能高分子材料（Intelligent Polymer Materials）又称智能聚合物，机敏性聚合物，刺激相应型聚合物，环境敏感型聚合物。智能高分子材料是一种能够通过对周围的环境变化的感觉，针对这个变化采取一定反应的高分子材料。智能高分子材料它在模仿生命系统中同时具有感知和驱动双重功能的材料，即不仅能够感知外界环境或内部状态所发生的变化，而且能够通过材料自身的或外界的某种反馈机制，实时地将材料的一种或多种性质改变，做出所期望的具有某种响应的材料，又称机敏材料。目前智能高分子材料主要研究，记忆功能高分子材料、智能高分子凝胶、智能药物释放系统、聚合物电流变流体、智能高分子膜、智能纺织品、智能橡塑材料、生物材料的仿生化、智能化等等。 表1智能材料的分类 分类方法智能材料种类 按材料的种类 金属类智能材料非金属类智能材料高分子类智能材料智能复合材料 按材料的来源 天然智能材料合成智能材料建筑用智能材料工业用智能材料
按材料的应用领域军用智能材料 医用智能材料 航天用智能材料 按材料的功能半导体；压电体；电致流变体按电子结构和化学键金属；陶瓷；聚合物；复合材料 20世纪80年代，人们提出智能材料的概念，20世纪90年代以来，美国、日本、意大利、英国等国家都在大力加强对智能材料的基础研究和应用研究。智能材料要求材料体系集感知、驱动和信息处理于一体，形成类似生物材料那样的具有智能属性的材料。其概念设计可以从以下观点构思：(1)材料开发的历史——由结构材料、功能材料进而到智能材料；(2)人工智能在材料的水平反映——生物计算机的未来模式；(3)从材料设汁的立场制造智能材料；(4}软件功能引入材料；(5)人们对材料的期望；(6)能量传递；(7)材料具有时间轴，要求材料有寿命预告、自修复、自分解，甚至自学习、自增殖、自净化功能和可对应外部刺激时间轴积极自变的动态功能。智能高分子材料在信息、电子、宇宙、海洋科学、生命科学等领域得到了大力的发展和应用。 记忆功能高分子材料 形状记忆高分子材料（shape memory polymer，SMP）就是运用现代高分子物理学理论和高分子合成及改性技术，对通过高分子材料进行分子组合和改性获得的一类高分子材料。例如：聚乙烯，聚酰胺等高分子材料进行分子设计及分子结构的调整，使他们在一定的条件下，被赋予一定的形状初始态（initial state）当外部的环境发生变化之后，他可以相应地改变形状并将其固定变形态（varrable morphology）。如果环境以特定的方式和规律再次发生变化，它便可逆的恢复到初始态。形状记忆过程可简单表达为：初始形状的制品→2次形变→形变固定→形变恢复。 根据实现记忆功能的条件的不同，可以将SMP分为以下四种。 （1）热致SMP。（2）电致SMP。（3）光致SMP。（4）化学感应型SMP。目前研究最多，并投
功能高分子材料发展现状和应用
功能高分子材料发展的现状和应用 专业：班级：姓名：谢璐怡 发展现状： l功能高分子材料简介 功能高分子是在6O年代末迅速发展起来的新型高分子材料。早在3O年代属于功能高分子的离子交换树脂和感光树脂就逐步得到了应用，但功能高分子作为独立的一类材料受到科学界、产业部门和政府的高度重视是最近2O多年的事。功能高分子的内容丰富、品种繁多、发展迅速，已成为新技术革命必不可少的关键材料+并将对21世纪人类社会生活产生巨大影响。 1．1功能高分子材料的定义 一般说来，性能是指材料对外部作用的表征与抵抗特性，而功能则是外部作用引起材料内部变化而产生的输出特性，因而我们可定义为：对物质、能量和信息具有传输、转换或贮存作用的高分子及其复合材料称为功能高分子材料+通常也可简称为功能高分子，有时也称为精细高分子或特种高分子(包括高性能高分子)。 1．2功能高分子的分类 功能高分子从制造和结构的角度可分为两类：一类是高分子本身具有特殊功能作用的结构型功能高分子；另一类是高分子本身不具有功能作用+而仅仅作为基体或载体与其他功能材料进行复合而制成的复合型功能高分子材 料按照功能特性通常可分成：光、电、磁、热、力、声、化学和生物等八大类1．3功能高分子的特点 功能高分子之所以发展迅速，是因为除了具有重量轻、易加工、可大面积成膜、原材料来源广泛等优点之外，还具有如下特点： ①涉及面广； ②技术密集，附加值高； ③开发难度大+周期长，竞争激烈； ④专用性强，品种多，产量小，价格贵。 2国内外功能高分子发展撅况与趋势 功能高分子在新材料领域中占有重要的地位，据日本通产省产业结构研究会估计，到本世纪末，日本功能高分子材料的市场将达到2万亿日元，占整个新材料市场的1／5，比1 987年增长2，6倍，比1981年增长1O倍。功能高分子近2O 年的年均增长率达到1O%以上自1935年合成离子交换付脂以来，高分子的各种特殊性能不断被发现，50年代初美国开发的感光树脂印刷板，1957年发现聚乙烯基咔唑的光电导性，1966年塑料光导纤维问世，同年Little提出了超导高分子模型，随后1975年发现聚氮化硫的超导性，80年代，高分子传感器，人工脏器，分离膜技术得到快速发展，1991年发现尼龙l1的铁电性，l994年塑料柔性太阳能电池在美国阿尔贡实验室后院启用这切反映了功能高分子发展的13新月异。 在世界各国功能高分子的发展中，13本处于领先地位，形成了“官产学”的联合体制，从规划、立题到应用开发都作了周密的部署。日本高分子学会进行了21世纪高分子科学和技术的咨询调查，对50个重要课题进行了评价，其中涉及生物高分子和功能高分子的26个课题预计将在本世纪末至下世纪初完成。
高分子水凝胶
高分子水凝胶 凝胶是指溶胀的三维网状结构高分子。即聚合物分子间相互连结，形成空间网状结构，而在网状结构的孔隙中又填充了液体介质。 药用的凝胶大部分是水凝胶（hydrogel），它们通过制剂的形式进入体内后吸收体液自发形成。水凝胶是指一种在水中能显著溶胀、保持大量水分的亲水性凝胶，为三维网络结构，多数水凝胶网络中可容纳高分子本身重量的数倍至数百倍的水，它不同于疏水性的高分子网络如聚乳酸和聚乙醇酸（只有有限的吸水能力，吸水量不到10%）。水凝胶中的水有两种存在状态。靠近网络的水与网络有很强的作用力，这种水在极低温度下又有冻结的和不冻结之分，而离网络比较远的水与普通水性质相似称为自由水。 影响水凝胶形成的主要因素有浓度、温度和电解质。每种高分子溶液都有一个形成凝胶的最小浓度，小于这个浓度则不能形成凝胶，大于这个浓度可加速凝胶。对温度来说，温度低，有利于凝胶，分子形状愈不对称，可胶凝的浓度越小，但也有些高分子材料加热后胶凝，低温变成溶液。电解质对胶凝的影响有促进作用也有阻止作用，其中阴离子起主要作用。 水凝胶从来源分类，可分为天然水凝胶和合成水凝胶；从性质来分类，可分为电中性水凝胶和离子型水凝胶，离子型水凝胶又可分为阴离子型、阳离子型和两性电解质型水凝胶。 根据水凝胶对外界刺激应答情况不同，水凝胶又可分为两类：①传统的水凝胶，这类水凝胶对环境的变化，如PH或温度变化不敏感；②环境敏感水凝胶，这类水凝胶对温度或PH 等环境因素的变化所给予的刺激有非常明确和显著的应答。 不同结构、不同化合物的水凝胶具有不同的物理化学性质如溶胀性、触变性、环境敏感性和黏附性等： （一）溶胀性：水凝胶在水中可显著溶胀。溶胀性是指凝胶吸收液体后自身体积明显增大的现象，这是弹性凝胶的重要特性，凝胶的溶胀可分为两个阶段：第一阶段是溶剂分子钻入凝胶中与大分子相互作用形成溶剂化层，此过程很快，伴有放热效应和体积收缩现象（指凝胶体积的增加比吸收的液体体积小）；第二阶段是液体分子的继续渗透，这时凝胶体积大大增加。溶胀的大小可用溶胀度（swelling capacity）来衡量。 （二）环境敏感性：又称智能水凝胶，根据环境变化的类型不同，环境敏感水凝胶又分为如下几种类型：温敏水凝胶、PH敏水凝胶、盐敏水凝胶、光敏水凝胶、电场响应水凝胶、形状记忆水凝胶。非离子型水凝胶溶胀性只取决于聚合物的化学组成，而与外界环境无关。（三）黏附性：或称黏着或黏接等。一般指的是同种或两种不同的物体表面相黏接的现象。除非其中之一为具有黏附性的材料，或者两个表面能通过物理、化学作用而产生黏附性，否则就要用到胶黏剂。在现代新型的药物制剂中为了通过黏附作用达到长效、缓释和靶向给药的目的，往往使用聚合物水凝胶，以达到在生物体上黏附的目的。 由于水凝胶具有良好的生物相容性,对药物的释放具有缓释、控释作用及可吸水膨润等优点,引起了众多研究者的浓厚兴趣,在中药领域也逐渐得以研究应用.如把一些传统的中药散
智能高分子材料的应用与进展 论文
智能高分子材料的应用与进展 （华北科技学院化工B082班卫星红 200801034207） 摘要智能材料已成为当今借界高度关注的热点和焦点 ,它有着广阔的应用前景 ,取得了丰富的研究成果。从合成、加工、新产品开发及其应用诸方面综述了智能高分子材料，如智能高分子凝胶、形状记忆高分子材料、智能织物、智能高分子膜和智能高分子复合材料等的研究进展，并展望了其发展前景。 关键词高分子材料智能高分子材料响应速率进展 0 引言 20世纪80年代中期,人们提出了智能材料的概念，智能材料要求材料体系集感知、驱动和信息处理于一体,形成类似生物材料那样的具有智能属性的材料[ l ]。智能材料在目前文献中的提法大都为机敏材料( Smart Material )、机敏结构( Smarts Structure)、自适应结构 (A daptive Strueture)、智能材料( Intelligent Material )、智能结构( Intelligent Strueture),这些概念国内外至今尚无统一的定论。关于“机敏”(Smart)和“智能”( Intelligent)的讨论,不少文献资料进行了说明[2~5]。 智能材料的基础是功能材料功能材料通常可分为 2 大类一类被称为驱动材料,它可以根据温度、电场或磁场的变化来改变自身的形状、尺寸、位置、刚性、阻尼、内耗或结构等 ,因而对环境具有自适应功能,可用来制成各种执行器;另一类被称为感知材料,它是指材料对于来自外界或内部的刺激强度及变化(如应力、应变、热、光、电、磁、化学和辐射等)具有感知,可以用来做成各种传感器.同时具有敏感材料与驱动材料特征的材料,被称为机敏材料。智能材料通常不是一种单一的材料,而是一个由多种材料系统组元通过有机的紧密或严格的科学组装而构成的一体化系统 ,是敏感材料、驱动材料和控制材料(系统)的有机合成。智能材料是材料科学不断向前发展的必然结果,是信息技术溶入材料科学的自然产物,它的问世,标志和宣告第 5 代新材料的诞生,也预示着在 2 1 世纪将轰生一次划时代的材料革命。近年来,智能材料的研究在世界范围内已成为材料科学与工程领域的热点之一 ,甚至有人把21世纪称之为智能材料世纪。智能材料可用1作出描述。迄今为止, 人们已开发出很多种智能高分子材料。 图1 智能 材料示意图
我国医用高分子材料的发展现状
我国医用高分子材料的发展现状 摘要: 对医用高分子材料的目前需求作了简要分析,介绍了医用高分子材料的主要类别、用途及其特殊要求,并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。 关键词: 医用高分子材料;相容性;组织工程 前言： 现代医学的发展,对材料的性能提出了复杂而严格的多功能要求,这是大多数金属材料和无机材料难以满足的;而合成高分子材料与生物体(天然高分子)有着极其相似的化学结构,化学结构的相似性决定了它们在性能上能够彼此接近从而可能用聚合物制作人工器官,作为人体器官的替代物。另外,除人工器官用材料之外,医药用高分子材料、临床检查诊断和治疗用高分子材料的开发研究也在积极地展开,它们被统称为医用高分子材料。 医用高分子材料是一类令人瞩目的功能高分子材料,是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。它涉及到物理学、化学、生物化学、医学、病理学等多种边缘学科。医用高分子材料是生物材料的重要组成部分。医用高分子材料[1]是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生,具有特殊功能作用的新型高技术合成高分子材料,是科学技术中的一个正在发展的新领域,不仅技术含量和经济价值高,而且对人类的健康生活和社会发展具有极其重大意义,它已渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗。 1、医用高分子材料的目前需求 人的健康长寿依赖于医学的发展。现代医学的进步已经越来越依赖于生物材料和器械的发展,没有医用材料的医学诊断和治疗在现代医学中几乎是不可想象的。目前全球大量用于医疗器械的生物医学材料主要有20种,其中医用高分子12种,金属4种,陶瓷2种,其他2种[2]。利用现有的生物医学材料已开发应用的医用植入体、人工器官等近300种,主要包括:起搏器、心脏瓣膜、人工关节、骨板、骨螺钉、缝线、牙种植体,以及药物和生物活性物质控释载体等。近年来,西方国家在医学上消耗的高分子材料每年以10%～20%的速度增长[3],而国内也以20%左右的速度迅速增长。随着现代科学技术的发展,尤其是生物技术的重大突破,生物材料的应用将更加广泛,需求量也随之越来越大。生物医用材料产业发展如此迅猛,主要动力来自于人口老龄化、中青年创伤的增多、疑难疾病患者的增加和高新技术的发展。生物材料的研究与开发被许多国家列入高技术关键新材料发展计划,并迅速成为国际高技术制高点之一。
高分子水凝胶综述
高分子水凝胶综述 摘要 在这篇综述中，笔者以高分子水凝胶为探究的领域，围绕其产生、发展、应用等诸方面，浅层次地加以论述。论文大体的探讨方式是这样：首先以高分子水凝胶的出现为基点，考察其定义的由来以及与吸水树脂之间的关系；然后以高分子水凝胶潜在应用价值的属性为导向线，对其进行分类，讨论相应的制备方法和水凝胶性能各类表征方法；接着突出强调环境敏感性水凝胶的制备及响应原理；而水凝胶实际应用及缺陷则作为最后系统概括。 关键词：高分子水凝胶应用性能制备 产生、定义与比较 高分子水凝胶的合成可以追溯到20世纪50年代后期，Wichterle和Lim合成了第一个医用甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）水凝胶[1]。对于高分子水凝胶的定义，各个文献报道的都很接近，即由带有化学或物理交联的亲水性高分子链形成的三维固体网络[2]，在水环境下高分子水凝胶能够发生吸水溶胀，甚至有的吸水能超过其自重好多倍（图1） 图1凝胶吸水溶胀前与溶胀后的比较（左侧为吸水溶胀后，右侧为吸水溶胀前）
同时，笔者发现，高分子水凝胶与吸水树脂之间的关联需要被加以认知。吸水树脂本身就是一种新型功能高分子材料，具有亲水基团，能吸收大量水分而又能保持水分不外流。当水分子通过扩散作用及毛细作用进入到树脂中时，形成的树脂即称为高分子水凝胶。也就是说，吸水树脂是高分子水凝胶的前身，且当树脂经吸水后才成为水凝胶。 此外，对于高分子水凝胶的吸水并且保水的机理也需要加以阐述。从化学结构上来分析，凝胶是分子中含有亲水性基团和疏水性基团的交联型高分子。在凝胶的交联网格里，必然存在很多疏水性基团朝外，亲水性基团朝里的结构，在这样的结构下，亲水性基团与水分子以氢键等方式进行结合，疏水性基团在外头形成的屏障可以有效地间隔不同的内亲水网格，起到容纳水分子容器的作用（图 2）。 O OH R O O H R O O H R O O H R O OH R O OH R O OH R O H H 图2 凝胶保持水分子示意图 图2中，右下侧的疏水性基团是朝内的，这表明凝胶亲水性网格结构内部也是含有非亲水性基团的；而水分子与亲水链上的氧之间形成了氢键。 此外，还能说明一个问题：理论上能够和亲水性基团之间发生水合而吸附在高分子聚合物周围的水分子，其厚度最多不过2~3层，第一层水分子是由亲水性基团与水分子形成的配位键或氢键的水合水，第二层或第三层则是水分子和水合水形成的氢键结合层，作用力随层数的增加而不断减弱。而凝胶之所以能够吸收更多的水分，原因就在于其交联网格结构。这样的结构是包裹式的，以立体三维式取代了平面式，而且链上亲水性基团的复杂交错，给容纳水分提供了优良的环境。
高分子材料未来与发展前景
高分子材料相对于传统材料如玻璃、陶瓷、水泥、金属而言是后起之秀，但其发展的速度及应用的广泛性却远远超过了许多传统材料，在当今世界乃至未来的世纪都充当着举足重轻的角色，已成为工业、农业、国防和科技等领域的重要材料，尤其是在开发新型替代能源、节约资源和保护生态环境方面更是发挥着不可替代的作用。新时代的高分子材料已成为现代工程材料的主要支柱，与信息技术、生物技术一起，推动着社会的进步，今天，我将就高分子材料的发展历程及未来趋势做一个简单的概述。 说起高分子材料的发展历程，可能会比我们想象中要长远的多，最早关于高 分子材料的应用要追溯到几万年前人类或者类似人类的远古智能生物最先使用的树枝，兽皮，稻草等天然高分子材料。在历史的长河中，纸，树胶，丝绸等从天然高分子加工而来的产品一直同人类文明的发展交织在一起，奏响了一首久远流长的高分子之歌。 然而随着社会的发展，人类已经不满足于对这些材料的简单利用，相应的天 然高分子材料的改性和加工工艺应运而生，这其中比较具有代表性的是19 世纪中叶，德国人用硝酸溶解纤维素，然后纺织成丝或制成膜，并利用其易燃的特性制成炸药，但是硝化纤维素难于加工成型，因此人们在其中加入樟脑，使其易于加工成型，做成了之后闻名遐迩的“赛璐珞” 的塑料材料。再比如，橡胶的改性，早在11 世纪美洲的劳动人民已经在长期的生产实践中开始利用橡胶了，但当时橡胶制品遇冷就变硬，加热则发粘受温度的影响比较大。1839 年美国科学家发现了橡胶与硫磺一起加热可以消除上述变硬发粘的缺点，并可以大大增加橡胶的弹性和强度。通过硫化改性，有力的推动了橡胶工业的发展，因为硫化胶的性能比生胶优异很多，从而开辟了橡胶制品广泛应用的前景。同时，橡胶的加工方法也在逐渐完善，形成了塑炼、混炼、压延、压出、成型这一完整的加工过程，使得橡胶工业蓬勃兴起，一日千里的突飞猛进。 从二十世纪初开始，高分子材料进入了工业合成高分子的重要阶段，而合成 高分子的诞生和发展则是从酚醛树脂开始的。化学家们研究了苯酚与甲醛的反应，发现在不同的反应条件下可以得到两类树脂，一种是在酸催化下生成可融化可溶解的线型酚醛树脂，另一种则是在碱催化下生成的不溶解不熔化的体型酚醛树脂，这种酚醛树脂是人类历史上第一个完全靠化学合成方法生产出来的合成树
智能高分子凝胶的研究进展
智能高分子凝胶的研究进展 摘要智能高分子凝胶是一种随环境的变化而相应变化的高分子材料，它是物理或化学方法交联形成的三维网络结构，目前国内外制备智能高分子凝胶主要包括物理交联和化学交联方法，由于其对周围环境具有响应特性，所以，在力学，电磁学，生物学以及光电学领域得到了广泛的研究。 关键词智能高分子，高分子凝胶，物理化学交联 1 前言 智能高分子材料又称智能聚合物、机敏性聚合物、刺激响应型聚合物、环境敏感型聚合物，是一种能感觉周围环境变化，而且针对环境的变化能采取相应对策的高分子材料。它在受外界环境因素如温度、压力、电场、溶剂等的作用下，能够产生有效响应的智能高分子自身性质，如相变、形状、光学、力学、电场和表面积等变化。对智能高分子材料的研究涉及众多的基础理论研究，有很多的成果已在高科技、高附加值产业中得到了应用，已成为高分子材料的重要发展方向之一。 2 智能高分子凝胶的概述 2.1 智能高分子凝胶的定义 凝胶态是介于液体和固体之间的物质形态。高分子凝胶是由具有三维交联网络结构的聚合物与低分子介质共同组成的多元体系，其大分子主链或侧链上含有离子解离性、极性或疏水性基团，对溶剂组分、温度、PH值、光、电场、磁场等的变化能产生可逆的、不连续(或连续)的体积变化，所以可以通过控制高分子凝胶网络的微观结构与形态，来影响其溶胀或伸缩性能，从而使凝胶对外界刺激作出灵敏的响应，表现出智能，因而称之为智能高分子凝胶[1]。 2.2智能高分子凝胶的分类 按照不同的分类方式可以将智能高分子凝胶分成不同的种类[2]。 根据高分子凝胶网络里所含的溶剂的种类可以分为智能高分子水凝胶和智能高分子有机凝胶。 根据高分子凝胶所受的刺激信号的不同将其分为温度敏感性高分子凝胶、pH敏感性高分子凝胶、电场敏感性高分子凝胶、磁场敏感性高分子凝胶、压敏性高分子凝胶以及光敏感性高分子凝胶等。 以上所述的智能高分子凝胶其环境响应因素只有一个，故称单一响应性智能高分子凝胶。随着智能高分子凝胶研究工作的深入，具有双(多)重响应功能的“杂交型”高分子
生物医用高分子材料的发展现状、前景和趋势
生物医用高分子材料的发展现状、前 景和趋势 据相关研究调查显示，我国生物医用高分子材料研制和生产发展迅速。随着我国开始慢慢进入老龄化社会和经济发展水平的逐步提高，植入性医疗器械的需求日益增长，对生物医用高分子材料的需求也将日益旺盛。 根据evaluate MedTech公司基于全球300家顶尖医疗器械生产商的公开数据而得出的报告《2015-2020全球医疗器械市场》预测，2020年全球医疗器械市场将达到4775亿美元，2016-2020年间的复合年均增长率为4.1%。世界医疗器械格局的前6大领域包括：诊断、心血管、影像大型设备、骨科、眼科、内窥镜，其中生物医用高分子材料在其中都得到了广泛的应用，主要体现在人工器官、医用塑料和医用高分子材料 3个领域。 1. 人工器官人工器官指的是能植入人体或能与生物组织或生物流体相接触的材料；或者说是具有天然器官组织或部件功能的材料，如人工心瓣膜、人工血管、人工肾、人工关节、人工骨、人工肌腱等，通
常被认为是植入性医疗器械。人工器官主要分为机械性人工器官、半机械性半生物性人工器官、生物性人工器官 3种。第1种是指用高分子材料仿造器官，通常不具有生物活性；第2种是指将电子技术和生物技术结合；第3种是指用干细胞等纯生物的方法，人为“制造”出器官。生物医用高分子材料主要应用在第1种人工器官中。 目前，植入性医疗器械中骨科占据约为38%的市场份额；随后是心血管领域的 36% ；伤口护理和整形外科分别为 8%左右。人工重建骨骼在骨科产品市场中占据了超过31%的市场份额，主要产品是人工膝盖，人工髋关节以及骨骼生物活性材料等，主要应用的生物医用高分子材料有聚甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯、聚砜、聚左旋乳酸、乙醇酸共聚物、液晶自增强聚乳酸、自增强聚乙醇酸等。心血管产品市场中支架占据了一半以上的市场份额，此外还有周边血管导管移植、血管通路装置和心跳节律器等。 目前各国都认识到了人工器官的重要价值，加大了研发力度，取得了一些进展。2015年，美国康奈尔大学的研究人员开发出了一种轻量级的柔性材料，并准备将其用于创建一个人工心脏。在我国，3D打印人工髋关节产品获得国家食品药品监督管理总局（CFDA）
高分子材料在生活中的应用
高分子材料在各方面的应用 石油131 李可心
高分子材料：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。高分子材料的来源是：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。 一般将高分子材料按特性分为五类，即橡胶、纤维、塑料、胶粘剂、涂料。 橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。其分子链间次价力小，分子链柔性好，在外力作用下可产生较大形变，除去外力后能迅速恢复原状，有天然橡胶和合成橡胶两种。天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯；合成橡胶的主要品种有丁基橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、三元乙丙橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶等等。天然橡胶因其具有很强的弹性和良好的绝缘性、可塑性、隔水隔气、抗拉和耐磨等特点，广泛地运用于工业、农业、国防、交通、运输、机械制造、医药卫生领域和日常生活等方面，如交通运输上用的各种轮胎；工业上用的运输带、传动带、各种密封圈；医用的手套、输血管；日常生活中所用的胶鞋、雨衣、暖水袋等都是以橡胶为主要原料制造的，国防上使用的飞机、大炮、坦克，甚至尖端科技领域里的火箭、人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等都需要大量的橡胶零部件，目前，世界上部分或完全用天然橡胶制成的物品已达7万种以上，其中轮胎的用量要占天然橡胶使用量的一半以上。相比于天然橡胶，合成橡胶中有少数品种的性能与其相似，大多数与天然橡胶不同，但两者都是高弹性的高分子材料，一般均需经过硫化和加工之后，才具有实用性和使用价值。合成橡胶在20世纪初开始生产，从40年代起得到了迅速的发展。合成橡胶一般在性能上不如天然橡胶全面，但它具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或低温等性能，因而广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。拿丁基橡胶来说，其用于制作各种轮胎的内胎、无内胎轮胎的气密层、各种密封垫圈，在化学工业中作盛放腐蚀性液体容器的衬里、管道和输送带，农业上用作防水材料。再如合成橡胶中的佼佼者--硅橡胶，它具有良好的电绝缘性、耐氧抗老化性、耐光抗老化性以及防霉性、化学稳定性，且无味无毒，不怕高温、严寒，因此在现代医学中广泛发挥了重要作用，如制造的硅橡胶防噪音耳塞、硅橡胶胎头器吸引器、硅橡胶人造血管、硅橡胶鼓膜修补片，此外还有硅橡胶人造气管、人造肺、人造骨、硅橡胶十二指肠管等，功效都十分理想。 另一种广泛应用的高分子材料便是纤维。纤维分为天然纤纤维和化学纤维。前者指蚕丝、棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合成高分子为原料，经过纺丝和后处理制得。纤维的次价力大、形变能力小、模量高，一般为结晶聚合物。纤维在各行各业中可算得上是“热门人物”，其最早用于纺织业中，日常生活中的衣物用品大多采用纤维做材料不仅穿得舒服,且御寒防晒。而如今纤维更大的作用早已不仅停留在日常穿着，它在军事、医用、环保等领域也已有举足轻重的作用。如碳纳米管可用作电磁波吸收材料，用于制作隐形材料、电磁屏蔽材料、电磁波辐射污染防护材料和吸波材料，由于其物质的可降解性，在医用上，聚乳酸或者脱乙酰甲壳素纤维制成的外科缝合线，在伤口愈合后自动降解并吸收，直接避免手术后