高分子材料功能材料
简述功能高分子材料的特点
简述功能高分子材料的特点
摘要：
一、功能高分子材料的定义与分类
二、功能高分子材料的特点
1.分子结构的多样性
2.功能的多样性
3.材料的可持续性
4.应用的广泛性
三、功能高分子材料的应用领域
四、我国在功能高分子材料研究与发展现状及前景
正文：
功能高分子材料是一类具有特殊功能和性质的高分子化合物。
它们在材料科学、化学、生物学等领域具有广泛的应用。
功能高分子材料的特点如下：
一、分子结构的多样性
功能高分子材料的分子结构丰富多样，可以分为线性、支链、交联等结构。
这种多样性使得功能高分子材料在物理、化学和生物性能方面表现出独特的特点。
二、功能的多样性
功能高分子材料具有多种功能，如导电、磁性、光学、生物活性等。
这使得功能高分子材料在电子、能源、医疗等领域具有广泛的应用前景。
三、材料的可持续性
功能高分子材料通常具有可降解、可再生和可回收的特点，这使得它们在环保和可持续发展方面具有重要价值。
例如，生物降解塑料可以减少环境污染，太阳能电池材料可以促进清洁能源的发展。
四、应用的广泛性
功能高分子材料在各个领域均有广泛应用，如电子信息、新能源、生物医药、环境保护等。
它们在电子产品、医疗器械、生物降解塑料、光学薄膜等方面发挥着重要作用。
功能高分子材料在我国的研究与发展已取得了显著成果。
在政策支持下，我国功能高分子材料产业呈现出快速发展的态势。
未来，我国将继续加大研发力度，推动功能高分子材料在更多领域中的应用，以满足国家经济和社会发展的需求。
总之，功能高分子材料具有独特的特点和广泛的应用前景。
功能高分子材料有哪些
功能高分子材料有哪些
功能高分子材料是一类具有特殊性能和功能的材料，它们在各个领域都有着重
要的应用。
下面我们将介绍一些常见的功能高分子材料及其特点。
首先，聚合物凝胶是一种具有三维网状结构的高分子材料。
它具有良好的吸附
性能和多孔性，可以用于吸附分离、催化反应和药物控释等领域。
聚合物凝胶的制备方法多样，可以通过溶胶-凝胶法、自组装法等途径得到不同结构和性能的材料。
其次，形状记忆聚合物是一种具有记忆形状的高分子材料。
它可以在外界刺激
下发生形状改变，并在去除刺激后恢复原状。
这种材料广泛应用于医疗器械、纺织品、航空航天等领域，具有巨大的市场潜力。
另外，功能高分子材料中的聚合物复合材料也是一种重要的类型。
它由两种或
两种以上的高分子材料组成，通过物理或化学方法加工而成。
聚合物复合材料具有优异的力学性能、耐磨性和耐腐蚀性，被广泛应用于汽车、航空航天、建筑等领域。
此外，具有光学、电子、磁性等功能的高分子材料也备受关注。
例如，光敏高
分子材料可以在光照下发生化学或物理变化，被广泛应用于光刻、光纤通信等领域；导电高分子材料具有优异的导电性能，可以替代传统的金属导电材料，被应用于柔性电子、电池等领域；磁性高分子材料则具有磁响应性能，可以用于磁记录、磁医疗等领域。
总的来说，功能高分子材料具有多样的种类和广泛的应用前景。
随着科学技术
的不断进步，功能高分子材料必将在更多领域展现出其独特的价值和作用。
希望本文对功能高分子材料有关的内容有所帮助，谢谢阅读。
通用高分子材料和功能高分子材料
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功能高分子材料有哪些
功能高分子材料有哪些高分子材料是一类由高分子化合物所制备的材料, 具有多种功能和应用。
以下是一些常见的功能高分子材料：1. 强度高的高分子材料：例如聚合物增强纤维（如碳纤维和玻璃纤维增强聚合物），具有出色的机械强度和耐磨损性，可用于制造高强度和轻质的结构材料，如飞机胶皮、船舶构件和汽车零件。
2. 高透明度的高分子材料：聚合物材料中有些具有出色的透明性，可用于制造透明的包装材料、光学元件、显示器和透明塑料器具等。
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）是一种常见的高透明度高分子材料。
3. 高温耐受的高分子材料：一些高分子材料能够耐受高温环境，如聚四氟乙烯（PTFE）和聚醚醚酮（PEEK），可用于制造高温耐受的零件和设备，如机械密封件、炉具部件和航空发动机组件。
4. 阻燃的高分子材料：有些高分子材料添加了阻燃剂，使其能够抵御火焰和燃烧。
这些材料广泛应用于建筑、交通和电子领域，如阻燃聚酰亚胺和阻燃聚苯乙烯。
5. 生物降解的高分子材料：这类材料可以在特定的环境条件下被微生物分解，对环境友好。
生物降解塑料在可持续发展和环保领域有着广泛的应用，如聚乳酸（PLA）和聚羟基脂肪酸酯（PHA）。
6. 吸湿性高分子材料：有些高分子材料具有良好的吸湿性能，如聚乙二醇（PEG）和聚丙烯酰胺（PVA），可用于湿润纸巾、卫生产品和水凝胶等制造。
7. 电学性能优良的高分子材料：聚合物中的某些材料具有良好的电学性能，如聚乳酸酯（PLA）和聚苯硫醚（PES），可用于制造超级电容器、电池隔膜以及电子设备和电气绝缘材料等。
总的来说，高分子材料广泛应用于众多领域，其功能多样，适应性强。
随着科学技术的不断发展，新的功能高分子材料将不断涌现，为各行各业的发展带来更多的机遇和挑战。
功能高分子材料知识点
功能高分子材料知识点功能高分子材料是一类具有特定功能或应用价值的高分子材料。
它们在现代科技、工程和生活中扮演着重要角色。
本文将介绍功能高分子材料的定义、分类以及常见的知识点。
一、定义功能高分子材料是指那些具有特殊功能或特定应用价值的高分子材料。
传统的高分子材料主要用于作为结构材料，具有良好的力学性能和化学稳定性。
而功能高分子材料则在此基础上引入了其他特殊功能，如光、电、热、磁、生物等功能，以满足不同领域的需求。
二、分类功能高分子材料可以根据其特殊功能和应用领域进行分类。
以下是常见的功能高分子材料分类：1. 光功能高分子材料：如荧光材料、光存储材料、光敏高分子材料等。
这些材料在光学器件、显示器件和光催化等方面具有重要应用。
2. 电功能高分子材料：如导电高分子材料、电致变色材料、电解质材料等。
这些材料可用于电子器件、储能装置和可穿戴设备等领域。
3. 热功能高分子材料：如热敏高分子材料、热稳定材料等。
这些材料在火焰阻燃、温度传感和热能转化等方面具有重要应用。
4. 磁功能高分子材料：如磁性高分子材料、磁性流体材料等。
这些材料在信息存储、医学诊断和磁性传感等方面有广泛应用。
5. 生物功能高分子材料：如生物降解材料、生物传感材料等。
这些材料在医学领域、环境保护和食品包装等方面具有重要应用。
三、知识点功能高分子材料的研究领域非常广泛，以下是其中一些常见的知识点：1. 结构与性能关系：功能高分子材料的特殊功能与其结构密切相关。
研究材料的分子结构和宏观性能之间的关系，可以指导材料的合成和应用。
2. 合成方法：功能高分子材料的合成涉及到多种方法，如化学合成、物理改性和生物合成等。
不同的合成方法会对材料的性能产生不同影响。
3. 表征技术：了解功能高分子材料的结构和性能需要借助于各种表征技术，如光谱分析、热分析和电子显微镜等。
掌握这些表征技术对于研究功能高分子材料至关重要。
4. 应用领域：功能高分子材料在各个领域都有广泛应用。
功能高分子材料
小结：新型有机高分子材料
材料名称 功能高分子材料
复合材料
概念
既具有传统高分子 两种或两种以上材料组成 材料的机械性能， 的新型高分子材料。其中 又具有某些特殊功 一种材料作为基体，另一 能的高分子材料 种材料作为增强剂。
功能
不同功能的高分子 一般具有强度高、质量轻、
材料，具有不同的 耐高温、耐腐蚀等优异性
特征、性质
能
应用
高分子分离膜、医 汽车工业、机械工业、体 疗器械、医药等 育用品、航空航天工业
性能。 ③ 用途：可制成人工器官。
随着社会的发展，单一材料已不能满足 某些尖端技术领域发展的需要，为此，人 们研制出了各种新型的复合材料。
医用高分子材料
人造心脏
硅橡胶、聚氨酯橡胶
人造血管
聚对苯二甲酸乙二酯
人造气管
聚乙烯、有机硅橡胶
人造肾
醋酸纤维素、聚酯纤维
人造鼻
聚乙烯、有机硅橡胶
人造骨、关节 聚甲基丙烯酸甲酯
第三节 功能高分子材料
思考与讨论：
1.当代社会新技术革命的三大支柱是什么？
材料、能源、信息。
一、功能高分子材料
1.概念：是指既有传统高分子材料的机械 性能，又有某些特殊功能的高分子材料。
2. 高吸水性能的树脂
聚丙烯酸钠
－[ CH2－C｜H－]n COONa
“尿不湿”
3. 医用高分子材料 ① 选材：目前大多使用硅聚合物和聚氨酯 等高分子材料。 ② 功能：优异的生物相容性、很皮肤
硅橡胶、聚多肽
4. 导电高分子 －[ CH=CH－]n 聚乙炔
材料家族中有合成高分子材料、金属材料 和无机非金属材料等。它们都在社会中占有 一定的分量，可它们又各有缺点。如金属材 料易腐蚀，合成高分子材料易老化、不耐高 温，陶瓷材料易破裂等。能不能找到一种兼 具它们优点的材料呢？复合材料的出现很好 地回答了这个问题。
功能高分子材料介绍
功能高分子材料介绍功能高分子材料是一类具有特殊性能和功能的材料，它们在各个领域中发挥着重要作用。
本文将从几个方面介绍功能高分子材料的特点和应用。
一、超强韧性功能高分子材料具有超强的韧性，能够承受较大的外力而不易断裂。
这种特性使其在建筑、航空航天等领域中得到广泛应用。
例如，在建筑领域中，高分子材料可以用于制造高强度的悬挂索，能够承受大风和地震等自然灾害的冲击。
二、耐磨性功能高分子材料具有出色的耐磨性，能够在摩擦和磨损环境下保持长期的使用寿命。
这种特性使其在汽车制造、运动器材等领域中得到广泛应用。
例如，在汽车制造领域中，高分子材料可以用于制造车身外壳，能够有效减少车身表面的划痕和磨损。
三、导电性功能高分子材料具有良好的导电性，能够传导电流和热量。
这种特性使其在电子、光电子等领域中得到广泛应用。
例如，在电子领域中，高分子材料可以用于制造柔性显示屏，能够实现屏幕的弯曲和折叠。
四、阻燃性功能高分子材料具有良好的阻燃性，能够在火灾发生时有效阻止燃烧蔓延。
这种特性使其在建筑、交通等领域中得到广泛应用。
例如，在建筑领域中，高分子材料可以用于制造防火墙，能够有效隔离火势的蔓延。
五、环保性功能高分子材料具有良好的环保性，能够降低对环境的污染。
这种特性使其在环保领域中得到广泛应用。
例如，在环保领域中，高分子材料可以用于制造可降解塑料袋，能够减少对自然环境的破坏。
功能高分子材料具有超强韧性、耐磨性、导电性、阻燃性和环保性等特点，并在建筑、汽车制造、电子、环保等领域中发挥着重要作用。
随着科技的不断进步和创新，功能高分子材料的应用领域将会更加广泛，为人类的生活和产业发展带来更多的便利和创新。
高分子材料的定义及分类
高分子材料的定义及分类高分子材料是由大量重复单元组成的材料，其分子量较大，通常为10^3至10^7之间。
高分子材料通常具有优良的机械性能、耐化学性能和优异的加工性能，因此在工程领域得到广泛应用。
高分子材料可以按照其来源、结构、用途和性能等多种分类方法进行分类。
下面将对高分子材料的分类进行详细介绍。
一、按来源分类1.天然高分子材料天然高分子材料是从自然界中提取的高分子化合物，如橡胶、天然树脂、纤维素等。
这些材料通常具有良好的生物相容性和生物可降解性，因此在医药和食品包装等领域得到广泛应用。
2.合成高分子材料合成高分子材料是通过化学合成得到的高分子材料，包括热塑性高分子材料和热固性高分子材料两大类。
热塑性高分子材料在加热后可软化流动，冷却后可再次硬化，如聚乙烯、聚丙烯等；热固性高分子材料在加热后可永久固化，如酚醛树脂、环氧树脂等。
二、按结构分类1.线性高分子材料线性高分子材料的分子链呈直线状排列，如聚乙烯、聚丙烯等。
这类材料通常具有较好的延展性和强度，但易于晶化，在加工和使用时需要注意其脆性和收缩率。
2.支化高分子材料支化高分子材料的分子链呈支化状排列，如聚乙烯醇、聚丙烯醇等。
这类材料具有良好的柔韧性和拉伸性能，但其熔融粘度和分子排列的有序性较差，影响其物性和加工性能。
3.网状高分子材料网络结构的高分子材料通常由交联剂或共聚物接枝形成三维连续网络结构，如硅橡胶、环氧树脂等。
这类材料具有良好的耐热性和耐化学性，但加工性能较差。
三、按用途分类1.塑料塑料是高分子材料的一种，其主要成分是合成高分子树脂，通常具有优良的成型性和机械性能，可广泛用于日常生活用品、包装材料、建筑材料等领域。
2.橡胶橡胶是一种具有良好弹性和拉伸性能的高分子材料，通常用于轮胎、密封件、橡胶鞋等领域。
3.纤维纤维是一种长丝状高分子材料，如涤纶、尼龙、腈纶等，具有优良的强度和柔软性，可用于纺织品、绳索、工业滤料等领域。
四、按性能分类1.工程塑料工程塑料是一类具有优良机械性能和耐化学性能的高分子材料，如聚碳酸酯、聚酰胺、聚酯等，通常用于汽车零部件、电子产品外壳、工程装备等领域。
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高分子液晶的发展前景
细胞膜中的磷脂可形成溶致型液晶; 构成生命的基础物质DNA 和RNA 属于生物性 胆甾液晶,它们的螺旋结构表现为生物分子构 造中的共同特征; 植物中起光合作用的叶绿素也表现液晶的特 性; 大多数生物体组织,如脑、神经、肌肉、血液 等和生命现象关系密切的主要组织是由溶致 性大分子液晶构成的。
排列得到理想的结构。
如果在情性气氛中于张力下加热到2500℃至
3000℃，即可得到结晶较完整的石墨结构的碳纤维，
也称石墨纤维。
形状记忆聚氨酯与智能型防水透湿织物
第二章
液晶材料结构性能与应用
什么是高分子液晶呢？
高分子液晶是一种性能介于液体和晶体之间的一种
有机高分子材料，它既有液体的流动性，又有晶体
功能材料被誉为－－2l世纪人类文明的重要支柱
第一章 功能材料概论
随着时代的发展，人类将进入一个信息时代。为了解决 生产高速发展以及由此所产生的能源、环境等一系列的问题， 更需要用高科技的方法和手段来生产新型的、功能性的产品， 以获得各种优良的综合性能。近年来新型功能材料层出不穷， 得到了突破性的进展。
高分子液晶的应用
液晶高分子在信息储存方面的应用
带有信息的激光束照射液晶存储介质时，局 部温度升高，液晶聚合物熔融成各向同性的液 体，从而失去有序度。激光束消失以后，又凝 结成为不透光的固体，信号被记录。 液晶高分子用于存储显示寿命长、对比度 高、存储可靠、擦除方便,因此有极为广阔的发 展前景。
高分子液晶的应用
因此出现了形状记忆合金；压电陶瓷晶体必须有极 轴等。
功能材料是一门新的学科，目前对它进行 严格的定义尚有一定的难度，就像许多化学变 化中存在着物理现象、高级运动中总是伴随着
低级运动一样，功能材料既遵循材料的一般特
性和变化规律又具有其自身的特点。因此可认
为是传统材料的更高级的运动形式。
二、功能材料的分类
属于同一种形式时，材料起到能量传输部件的
作用。材料的这种功能称为一次功能。
以一次功能为使用目的的材料又称为载体材料。
一次功能主要有下面的八种。 ①力学功能。如惯性、粘性、流动性、润滑性、成型性、 超塑性、恒弹性、高弹性、振动性和防震性。 ②声功能。如隔音性、吸音性。 ③热功能。如传热性、隔热性、吸热性和蓄热性等。
开始降解。所以并没有什么实用价值。
高分子液晶的绝缘强度高和介电常数低, 而且两者都很少随温度的变化而变化,并导 热和导电性能低。 由于分子链中柔性部分的存在，其流动 性能好,成型压力低,因此可用普通的塑料加 工设备来注射或挤出成型,所得成品的尺寸 很精确。
高分子液晶的应用
高强度高模量材料
在外力场容易发生分子链取向，在取向方向 上可以得到高强度高模量。 如：kelvar纤维可在-45℃～200℃使用。阿 波罗登月飞船软着陆降落伞带就是用kevlar29 制备的。kevlar纤维还可用于防弹背心,飞机、 火箭外壳材料和雷达天线罩等。
日本和欧美各国对新型功能材料的研究十分 注意，这是因为功能材料是能源、计算机、通讯、 电子、激光等现代科学的基础，功能材料在未来 的社会发展中具有重大战略意义。
近10年来，功能材料成为材料科学和工程领
域中最为活跃的部分。每年以5％以上的速度增
长，相当于每年有1.25万种新材料问世。未来世 界需要更多的性能优异的功能材料，功能材料正 在渗透到现代生活的各个领域。
芳环化和分子内交联
热稳定化的PAN纤维结构
第一阶段：室温到600℃，加热速率应较低，以
便使质量转移较慢。
因为在较快的加热速率下质量转移速率加快，而
气体等副产物的扩散则形成孔洞形式的不规则表
面。此区段非常关键，它包含了大多数化学反应
和可挥发产物的释放。
第二阶段：加热区在600℃到1500℃，加热速率
如光合成反应、光分解反应、光化反应、
光致抗蚀、化学发光，感光反应，光致伸缩，
光生伏特效应和光导电效应。
②电能与其他形式能量的转换
如电磁效应、电阻发热效应、热电效应、光电效应、
场致发光效应、电化学效应和电光效应等。
③磁能与其他形式能量的转换
如光磁效应、热磁效应、磁冷冻效应和磁性转变
效应等。
④机械能与其他形式能量的转换。
子农药等；
③生物降解材料
第二节 功能设计的原理和方法
下图为材料显示功能的示意图。
输 入
材 料
输 出
材料的功能显示过程是指向材料输入某种能量，经过材料 的传输或转换等过程，再作为输出而提供给外部的一种作用。
功能材料按其功能的显示过程又可分为
一次功能材料和二次功能材料。
Ａ、一次功能
当向材料输入的能量和从材料输出的能量
高分子液晶的发展前景
随着科学技术的发展,人们将逐渐掌握蛋白 质、核酸、酶和类脂化合物的合成,并了解 生物体活动中使这些大分子发生结构相变 的环境,即形成液晶的环境,从而合成或 “加工”出各种生物体组织,进而能够得到 各种人造器官、人造血液,为人类服务。 另一方面,人们可以细胞为蓝本,设计并制 造出具有自检测、自判断、自结论和自指 令的新型“智能”材料,应用于人类生命活 动中。
不同形式时，材料起能量的转换部件作用，材料的 这种功能称为二次功能或高次功能。有人认为这种 材料才是真正的功能材料。
二次功能按能量的转换系统可分为如下四类。 ①光能与其他形式能量的转换； ②电能与其他形式能量的转换；
③磁能与其他形式能量的转换；
④机械能与其他形式能量的转换。
①光能与其他形式能量的转换
所谓功能设计，就是赋予材料以一次功能或 二次功能特性的科学方法。有人认为21世纪将逐
渐实现按需设计材料。
为了避免稳定化时PAN纤维因过热而导致链断裂，必须用 低的加热速率 在正常的稳定化温度下并没用完全达到稳定化的目的，直 到300℃～400℃才能较好地实现了稳定化，此时纤维中 发生芳环化和分子内交联。
第四部分
功能材料
1986年，我国制定了《高技术发展计划纲 要》，被评选列入的七个技术群是生物技术、 信息技术、激光技术、航天技术、自动化技术、 新能源技术和新材料技术。
一般认为，新材料有晶须材料、非晶材料、超 塑性合金、形状记忆材料、功能陶瓷、功能有机材 料、超导材料、碳纤维、能量转换材料等。 新材料发展的重点已经从结构材料转向功能材料。
随着技术的发展和人类认识的扩展，新型的功能材料
不断被开发出来，因此对其也产生了许多不同的分类方 法。从功能的不同考虑，可将功能材料分为以下四类。
(1)力学功能
主要是指强化功能材料和弹性功能材料，如高
结晶材料、超高强材料等。
(2)化学功能
①分离功能材料：如分离膜，离子交换树脂、高分子络合物；
②反应功能材料；如高分子试剂、高分子催化剂；
③生物功能材料：如固定化菌，生物反应器等。
（3）物理化学功能
①电学功能材料：如超导体，导电高分子等；
②光学功能材料：如光导纤维、感光性高分子等；
③能量转换材料：如压电材料、光电材料。
(4)生物化学功能
①医用功能材料：人工脏器用材料如人工肾、人工心肺，
可降解的医用缝合线、骨钉、骨板等；
②功能性药物：如缓释性高分子，药物活性高分子，高分
结构排列的有序性。
低温下它是晶体结构，高温时则变为液体，在中间
温度则以液晶形态存在。
高分子液晶的结构
高分子液晶是由刚性部分和柔性部分组成。
从外形上看，刚性部分通常呈现近似棒状
或片状的形态，因为这样有利于分子的有 序堆积。
高分子液晶的结构
刚性部分通常由两个苯环或脂肪环或芳香杂环
通过一个刚性连接单元连接组成。这个刚性连
接单元的作用是阻止两个环的旋转。
如反式偶氮基—N＝N—
反式乙烯基—C＝C—
高分子液晶的结构
在刚性部分的端部还有一个柔软，
易弯曲的基团R
按单体结构分类的高分子液晶
两亲分子
单 体 聚 合 物
液 晶 相 的 性 质
非两亲分子
棒状
盘状
溶致性
热致性或 热致性 热致性 热致性 溶致性
高分子液晶的特性
精密温度指示材料
向列型液晶和胆甾型液晶的混合物呈平行 并顺次扭转的螺旋结构，而且其螺距随温度变 化而发生显著变化。 被测物体的表面温度若有变化，液晶分子 排列的螺距即发生变化，偏振光的旋转角度也 随之发生变化，因而返回光的强度也会发生变 化。 人们利用此现象制造出微温传感器。
微观花园
奇幻冰晶
高分子液晶的应用
功能材料涉及面较广，具体包括光、电功能， 磁功能，分离功能，形状记忆功能等。 这类材料相对于通常的结构材料而言，一般除 了具有机械特性外，还具有其他的功能特性。
材料的特定的功能与材料的特定结构是相联系的。 如对于导电聚合物来说，它一般具有长链共轭双键；
金属结构中由于弹性马氏体相变能产生记忆效应，
如形状记忆效应、热弹性效应、机械化学效应、 压电效应、电致伸缩、光压效应、声光效应、 光弹性效应和磁致伸缩效应等。
按材料种类分，功能材料还可分为：金属功 能材料、无机非金属功能材料和有机功能材料。
无论哪种功能材料，其能量传递过程或者能量转
换形式所涉及的微观过程都与固体物理和固体化学相
联系。正是这两门基础科学为新兴学科——功能材料 科学的发展奠定了基础，从而也推动了功能材料的研 究和应用。它们把功能材料推进到功能设计的时代。取向方向Fra bibliotek高拉伸强度和高模量
最突出的特点是在外力场中容易发生分子链取 向,在取向方向上呈现高拉伸强度和高模量。
如Kevlar 的比强度和比模量均达到钢的10倍。
高分子液晶的特性