功能高分子材料发展概述

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功能高分子材料发展现状及展望

功能高分子材料发展现状及展望

功能高分子材料发展现状及展望一、引言功能高分子材料是指具有特殊性能的高分子材料,如导电、阻燃、自修复等。

随着科技的不断进步和人们对环境保护和生活质量的要求越来越高,功能高分子材料在各个领域得到了广泛应用。

本文将从功能高分子材料的定义、发展历程、应用领域以及未来展望等方面进行探讨。

二、功能高分子材料的定义功能高分子材料是指在普通高分子材料中加入一些特殊成分或经过改性后,使其具有某种特殊性能的新型高分子材料。

这些特殊性能可以是导电、阻燃、自修复、形状记忆等。

这些新型高分子材料不仅具有传统高分子材料的优点,如重量轻、耐腐蚀等,还具有更多的优势。

三、功能高分子材料的发展历程1. 20世纪50年代至60年代初期:以聚氯乙烯为主要原料生产出各种塑胶制品。

2. 60年代中期至70年代初期:出现了聚碳酸酯、聚酰亚胺等新型高分子材料。

3. 70年代中期至80年代初期:出现了聚苯乙烯、聚苯乙烯共聚物等新型高分子材料。

4. 80年代中期至90年代初期:出现了聚丙烯、聚乙烯等新型高分子材料。

5. 21世纪以来:功能高分子材料得到了广泛应用,如导电高分子材料、阻燃高分子材料、自修复高分子材料等。

四、功能高分子材料的应用领域1. 导电高分子材料:主要应用于电池、太阳能电池板等领域。

2. 阻燃高分子材料:主要应用于建筑材料、电器设备等领域。

3. 自修复高分子材料:主要应用于汽车制造、飞机制造等领域。

4. 形状记忆高分子材料:主要应用于医学器械、智能纺织品等领域。

五、功能高分子材料的未来展望1. 研发更多的功能性高分子材料,满足不同领域的需求。

2. 提高功能高分子材料的性能,使其更加适合实际应用。

3. 推广功能高分子材料的应用,促进产业升级和经济发展。

4. 加强对功能高分子材料的研究和开发,为未来的科技进步提供支持。

六、结论随着科技的不断进步和人们对环境保护和生活质量的要求越来越高,功能高分子材料在各个领域得到了广泛应用。

未来,随着技术的不断提升和需求的不断增加,功能高分子材料将会有更广阔的发展前景。

功能高分子材料的应用与发展

功能高分子材料的应用与发展

功能高分子材料的应用与发展对于原材料而言,其实大家日常生活非常普遍的人或事,原材料水准发展趋势高低能够直接影响大家的生活品质。

现如今,因为社会发展增长速度的持续加速及其时代的发展持续变化,促使纤维材料也广泛应用于大众的日常生活,其不但非常符合现阶段智能化制造的规定,并且也在很大程度上提高了整个社会经济收益,对社会总体发展趋势具有一定的推动作用。

1、功能高分子材料介绍一般的,功能高分子原材料关键是指并且具有两种特性复合纤维材料。

有别于一般啊不可以的分子材料是指,纤维材料的优点特点和许多。

它不仅能所有高效的凸显出传统式噶高分子材料具有的特性,并且,一些特色功能的官能团所展现出来的特性,功能高分子原材料还可以科学合理地显现出来。

总体来说,所谓纤维材料,其主要包含:可以具备信息传递转换动能,同时对化学物质开展储存功效的分子材料都会成为纤维材料[1]。

与此同时,还可以将纤维材料解读为:可以具有一定的催化反应特点及其热传递特点等的功能纤维材料。

值得一提的是,功能高分子原材料还有较强的基本原理物理性能。

因而,在其智能化产业发展层面,也获得了很大程度上推广与应用。

2、功能高分子材料在工程中的应用2.1 液晶高分子材料液晶高分子它通常是分子水平的一种外部经济复合型,主要是由两种化学物质组成,一种是化学纤维,一种是环氧树脂,通俗点说,也可将其理解为一种在软性高分子材料基材中的一种复合材质。

其具有高韧性、材质好、数量多的优点,在日常生活中得到广泛应用。

2.2 电功能高分子材料在一定的环境中,电功能高分子原材料能够表现出了多种多样款式的特性,例如:压电式、热电厂、铁电等。

依照多功能性能将划分成高分子材料介电材料、绝缘性纤维材料等。

此外,严格按照构成问题进行区划,能够分两种:一种是结构性电新型功能材料,一种是复合型电新型功能材料。

电功能高分子原材料不但在电子元器件中得到广泛应用,并且在比较敏感元器件中也获得了极其重要的功效。

高分子材料的发展历程及未来发展趋势

高分子材料的发展历程及未来发展趋势

高分子材料的发展历程及未来发展趋势引言概述:高分子材料是一类重要的材料,具有广泛的应用领域。

本文将从高分子材料的起源开始,概述其发展历程,并探讨未来的发展趋势。

一、高分子材料的起源1.1 古代高分子材料的应用在古代,人们已经开始使用高分子材料。

例如,古埃及人使用胶质物质制作胶合剂,用于修补陶器和建筑物。

1.2 高分子材料的科学发现高分子材料的科学发现可以追溯到19世纪。

1833年,法国科学家布朗提出了“高聚物”这个概念,并成功合成了天然高分子材料,如橡胶和纤维素。

1.3 高分子材料的工业化应用随着科学技术的发展,高分子材料的工业化应用逐渐增多。

20世纪初,合成高分子材料的工业化生产取得了重大突破,如合成橡胶和塑料的工业化生产。

二、高分子材料的发展历程2.1 高分子材料的分类高分子材料可以分为塑料、橡胶和纤维三大类。

塑料主要用于制造各种制品,橡胶主要用于制造胶制品,纤维主要用于纺织和制造复合材料。

2.2 高分子材料的改性和功能化随着科学技术的不断进步,人们对高分子材料进行了改性和功能化处理,使其具备更多的优良性能,如增强材料的强度、改善材料的耐热性等。

2.3 高分子材料的应用领域扩展高分子材料的应用领域不断扩展,涵盖了汽车工业、电子工业、医疗器械、航空航天等多个领域。

高分子材料的应用推动了相关行业的发展。

三、高分子材料的未来发展趋势3.1 绿色环保的发展方向未来,高分子材料的发展将更加注重环保性能。

人们将致力于研发可降解的高分子材料,减少对环境的污染。

3.2 高性能材料的研究与应用随着科学技术的不断进步,人们对高分子材料的研究将更加深入,开发出更多的高性能材料,满足不同领域的需求。

3.3 多功能材料的发展未来,高分子材料将朝着多功能材料的方向发展。

人们将研发具有多种功能的高分子材料,以满足不同应用领域的需求。

四、结论高分子材料经历了漫长的发展历程,取得了巨大的成就。

未来,高分子材料将继续发展,并朝着绿色环保、高性能和多功能等方向不断进步。

高分子材料的发展历程及未来发展趋势

高分子材料的发展历程及未来发展趋势

高分子材料的发展历程及未来发展趋势一、引言高分子材料是一类重要的工程材料,具有广泛的应用领域,如塑料、橡胶、纤维等。

本文将对高分子材料的发展历程以及未来发展趋势进行详细的探讨。

二、高分子材料的发展历程1. 早期发展阶段高分子材料的早期发展可以追溯到19世纪末的天然高分子材料,如橡胶和纤维素。

这些材料具有一定的弹性和韧性,但存在着一些缺陷,如耐候性差、易老化等。

2. 合成高分子材料的突破20世纪初,合成高分子材料的研究取得了重大突破。

1907年,化学家蔡斯勒发现了合成橡胶的方法,这标志着合成高分子材料的时代的开始。

随后,聚合物的合成方法不断改进,如聚乙烯、聚丙烯等材料的合成,为高分子材料的广泛应用奠定了基础。

3. 高分子材料的工业化应用20世纪中叶,高分子材料开始在工业领域得到广泛应用。

塑料制品、橡胶制品、纤维制品等在日常生活中得到了广泛应用。

高分子材料的特点,如轻质、耐腐蚀、绝缘性能好等,使其成为替代传统材料的理想选择。

4. 高分子材料的改性与功能化近年来,高分子材料的改性与功能化成为研究的热点。

通过添加改性剂、填充剂等,可以改善高分子材料的性能,如增加强度、提高耐热性等。

同时,高分子材料的功能化也受到了广泛关注,如具有自愈合能力的材料、具有导电性能的材料等。

三、高分子材料的未来发展趋势1. 绿色环保随着环保意识的提高,高分子材料的绿色环保性将成为未来发展的重要趋势。

研究人员将致力于开发可降解高分子材料,以减少对环境的影响。

同时,通过改进合成方法和降低能源消耗,减少对环境的污染。

2. 高性能未来高分子材料的发展将注重提高其性能。

研究人员将致力于开发具有更高强度、更好耐热性、更低摩擦系数等性能的高分子材料,以满足不同领域的需求。

3. 智能化高分子材料的智能化将成为未来的发展方向。

研究人员将致力于开发具有自愈合能力、自感应能力、自适应能力等智能功能的高分子材料。

这些材料可以在受到外界刺激时实现自我修复或自我调节,具有广泛的应用前景。

国内外高分子材料发展概况与趋势课件

国内外高分子材料发展概况与趋势课件

3.2.5 生物医学高分子材料:
人工脏器材料(人工心脏、人工肾、人 工肺、人工骨、人造关节、人工血管……);
医用导管及其他医疗卫生用品;
高分子药物: 长效、缓释、靶向、治癌
3.2.6 功能涂料:
装饰、保护和特殊功能相结合,如导电、
阻尼、阻燃防火、隔热、示温、防辐射、微
波吸收、防水、自洁性、杀虫、空气净化、
生物技术: 人工脏器; 医用导管与介入疗法; 高分子药物: 长效、缓释、靶向;
航空航天: 卫星与火箭外壳(碳纤维复合材 料); 挑战者号航天飞船失事;
新能源: 新型电池(锂离子电池、燃料电池); LED灯;风力发电.
6
3.世界高分子材料工业的发展动向
3.1 高性能化
80年代以来,由于新的工业化大品种聚 合物几乎未再出现, 通过各种改性手段实现 现有高分子材料及其制品的高性能化成为当 前高分子材料的重要发展趋势。
主要品种: 碳纤维、聚芳酰胺(芳纶)纤维、
聚芳酯纤维、超高分子量聚乙烯纤维
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3.2 功能化
随着高新技术的发展, 各种功能化高分子材 料及其制品的应用越来越广泛, 品种越来越多, 要求越来越高, 市场需求量越来越大, 从而为高 分子材料产业提供了许多新的发展机遇。
功能高分子材料已经或正在形成新的产业, 成为高分子材料产业中最有发展前景的新的增长 点。
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3.2.1 电子电器用高分子材料: 覆铜板(线路板) 感光高分子材料
随着集成电路的集成化程度的不断提高, 对 印刷电路感光高分子材料的要求越来越高。 硅橡胶按键 磁性高分子材料:
由高分子材料与磁性粉末复合而成。可 记录声、光、电等信息, 并有重放功能, 广 14
3.2.2 导电和光电高分子材料: 导电聚合物不仅是高分子领域的重大发现 (2000年诺贝尔化学奖),而且对电子信息和其 他有关领域正在产生革命性的影响,正在形成21 世纪的新兴产业。 高分子电致发光材料: 可用作平面显示器和 平面光源,正在实现产业化。 聚合物太阳能电池: 效率已达3%,成本低。

浅析功能高分子材料发展现状及未来发展

浅析功能高分子材料发展现状及未来发展

浅析功能高分子材料发展现状及未来发展钱海生(池州学院,安徽 池州 247000)摘要:功能高分子材料是一种比较新型的高分子化合物,是分子质量比较高的化合物的聚合物,其来源既有天然分子材料也有合成的高分子材料,在现代工作和生活中应用范围较广,成为人类生产和生活不可缺少的重要材料。

本文探讨了功能高分子材料的发展现状并对其未来发展趋势进行了分析和探讨。

关键词:功能高分子材料;发展现状;未来;趋势随着人类科技的发展和进步,功能高分子材料不管是纯天然的还是合成的都成为人类生产生活中不可缺少的重要材料,给人类生活带来诸多便利,但是在具体的使用过程中会受到诸多因素的影响,影响材料功能的发挥。

所以研究和分析功能高分子材料有重要意义。

1 功能高分子材料概述功能高分子材料主要结构是高分子化合物,是分子质量较高的化合聚合物,其来源一种是天然材料,主要是从动植物生命体中提取有用的高分子物质,如天然竹子纤维、树脂、橡胶等。

另外一种是来自化学合成的高分子材料,如合成纤维、合成橡胶等,化学合成的功能高分子材料要比天然的功能高分子材料功能要强一些,用途也更加广泛。

2 功能高分子材料发展现状当前功能高分子材料的现有种类根据其功能的不同其种类主要有以下几种:(1)光功能型高分子材料 光功能高分子材料主要借助光合作用使得材料内部产生物理变化,如色彩变化、产生电流等,同时也会出现一些化学性的变化,在太阳光等光源作用下分子结构发生分解,产生一定的功能和作用,主要体现在太阳能发电电子工程以及其他的相关太阳能开发生产中。

(2)液晶型高分子材料 液晶高分子材料也是一种新型材料,其应用范围较为宽广。

这一类材料有着很高的强度,同时生产规模较大、数量较多,材料质量较好,应用范围较为宽广,如生物制药、军事、职能、隐身技术、固定化酶等领域。

(3)电功能型高分子材料 电功能高分子材料在一定环境作用下可以具有较强的电学功能,如热电、光电功能等。

具体在功能方面主要有导电性的电功能高分子材料、绝缘性的电功能高分子材料、光导型的电功能高分子材料和电活性的电功能高分子材料等。

高分子材料的发展历程及未来发展趋势

高分子材料的发展历程及未来发展趋势

高分子材料的发展历程及未来发展趋势一、发展历程高分子材料是指由高分子化合物构成的材料,具有重量轻、强度高、耐磨损、耐腐蚀等优点,广泛应用于各个领域。

下面将介绍高分子材料的发展历程。

1. 早期阶段高分子材料的起源可以追溯到19世纪末20世纪初,当时的研究主要集中在天然高分子材料,如橡胶和纤维素。

这些材料具有良好的柔韧性和强度,但在加工和耐久性方面存在一些问题。

2. 合成高分子材料的发展20世纪初,合成高分子材料的研究开始兴起。

1907年,化学家Leo Hendrik Baekeland发现了第一个合成塑料——酚醛树脂,这被认为是合成高分子材料的里程碑。

随后,聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等合成塑料相继问世,推动了高分子材料的发展。

3. 高分子材料的应用扩展随着合成高分子材料的不断发展,高分子材料的应用范围也不断扩大。

在20世纪中叶,高分子材料开始广泛应用于电子、汽车、建筑、医疗等领域。

例如,聚碳酸酯被用于制造光学镜片,聚酰胺用于制造纤维和塑料等。

4. 高分子材料的功能化近年来,高分子材料的研究重点逐渐转向了功能化。

通过在高分子材料中引入特定的功能基团或添加剂,可以赋予材料特殊的性能,如导电性、磁性、光学性等。

这使得高分子材料在电子、光电子、生物医学等领域的应用得到了进一步拓展。

二、未来发展趋势高分子材料在各个领域的应用前景广阔,下面将介绍未来高分子材料的发展趋势。

1. 环保可持续发展随着环保意识的提高,未来高分子材料的发展将更加注重环境友好型和可持续发展。

研究人员将致力于开发可降解的高分子材料,以减少对环境的影响。

同时,通过改进材料的生产过程,降低能源消耗和废弃物产生,实现循环利用。

2. 高性能材料的研究未来,高分子材料的研究将更加注重材料的性能提升。

例如,开发高强度、高韧性的高分子材料,以满足航空航天、汽车等领域对材料强度和耐久性的要求。

同时,研究人员还将关注高分子材料的导电性、光学性等特殊性能,以满足电子、光电子等领域的需求。

功能高分子材料的应用及发展前景

功能高分子材料的应用及发展前景

功能高分子材料的应用及发展前景摘要:功能高分子材料因其重量轻、种类多、特异性强等特点,在生物医用、化学工业、信息技术以及电子领域得到了广泛的应用。

目前,功能高分子材料正在飞速发展,为了适应新技术在各行业的发展需要,功能高分子材料正逐步发展成为如电子材料、光热材料等具备多功能化的材料。

从本质上讲,功能高分子材料是以高分子物理、化学等相关学科为基础的,并且将物理学以及生物学等学科紧密联系的一门学科。

本文系统的研究了功能高分子材料的现状、性能和应用趋势,并对其应用前景进行了分析和展望。

1功能高分子材料概述功能高分子材料是是个新兴的领域,自20世纪60年代开始发展。

它是由分子量大的长链分子组成的具有特殊功能的聚合物和复合材料,具有特殊的力学、电学、光学和磁学的某一种性能。

近些年,高分子材料的研究与应用迅速发展,在越来越多的领域中产生了巨大的影响。

高分子材料的发展,提供了更多实用性高的新型材料和新产品,应用于农业生产、工业生产和人类生活的方方面面,与此同时,也提供了更多具有功能性的材料和高性能材料用以推进科学技术的新发展。

目前功能高分子材料的研究主要在以下几个方面:光功能高分子材料、液晶高分子材料、电子功能高分子材料和医用功能高分子材料、环境可降解高分子材料、吸附和分离功能材料等。

最常用的功能高分子材料有光学功能高分子材料、液晶高分子材料以及吸附分离功能高分子材料等。

2功能高分子材料具体应用的研究高分子材料具有广泛的应用性,在很多领域都得到了充分的利用,主要包括:功能高分子材料,液晶高分子材料以及吸附分离功能高分子材料等,具体分析如下:2.1光功能高分子材料一般来说,光功能高分子材料受到光的作用,会引起物理变化,比如光导致的变色,并且还会出现一些化学变化,包括光分解的高分子材料。

光功能高分子材料中光的特性,会通过化学和物理的双重作用反映出来。

目前,光功能高分子材料主要用于太阳能和电子工业的开发和利用。

2.液晶高分子材料目前,液晶高分子材料是一种新型的功能性高分子材料。

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功能高分子材料发展概述1.速干衣速干的由来:所谓速干实际上是由英文QUICK-DRY或DRY-EASY等类似单词直译过来的,而速干是指该面料的衣物与毛质或棉质的衣物相比时,在外界条件相同的情况下,更容易将水分挥发出去,干得更快。

速干衣顾名思义就是干的比较快的衣服,它并不是把汗水吸收,而是将汗水迅速地转移到衣服的表面,通过空气流通将汗水蒸发,从而达到速干的目的,一般的速干衣的干燥速度比棉织物要快50%。

速干衣物最初的设计理念主要是基于两个方面的考虑:A、内部因素,由于从事野外活动的人比较容易出汗。

如果运动量大的时候,全身则会大汗淋漓。

如果此时你穿的是普通的衣物,那么它们会紧紧贴在你的皮肤上,特别难受。

但速干衣物呢,它们能使挥发的汗水迅速得以挥发到体外;B、外部因素,野外行走时,早晨的露珠或是毛毛细雨都会将你的衣物打湿,如果裤腿紧贴在腿上,那会带来不舒服的感觉。

如果是速干衣物,那么它们的速干性能及防泼水性能就会使你免除这些不必要的麻烦。

速干的面料:市场上的速干衣物品牌林林总总,所使用的面料也是数不胜数,更是令人眼花缭乱。

其实常见的户外速干衣物所采用的面料无非是以下几种常见面料,COOLMAX这是一种最为常见,使用范围相对较为广泛的一种面料,由杜邦公司研制。

该面料的突出特点是具有很强的吸汗排汗功能,这得归功于COOLMAX的中空结构,但选购时必须看清楚COOLMAX在面料中所含的比例;THEMOLITE这种聚脂纤维的保暖性能不错,属于中空涤纶纤维系列,但缺点是排汗性能相对要差一些;MONI-DRY属于吸湿速干面料,有COLUMBIA公司研制出品。

其主要特点是超强的挥发性和吸水性,比一般的棉布要强2--3倍,从而有效地保持穿着者的舒适干爽;CIBAULTRAPHIL这是汽巴公司的产品,该面料的最大优越性是舒适、易清洗,是汽巴公司专门为优化衣物控湿能力和提升其美观性而设计,该面料能很好地协助排汗,让身体时刻保持干爽及很好的舒适感,此外,不起静电,使衣物持久光亮如新;ACTIVENT 这是美国GORE公司出的一种既防风,有非常透气,还能防一点水的化学材料,它是一种薄膜,需要和别的尼龙类材料压合在一起用,比较适合自行车爱好者使用;M.C.S属于一种防护性科技合成织物纤维,具有很强的吸湿力,能奖湿气迅速被体表吸收,同时该面料具有高抗磨损性和抗变形性、不起球、防撕裂,在多次洗涤熨烫后能保持鲜艳的颜色。

2.面料名:COOLMAX提供公司:美国杜邦公司设计,现分离为INVISTA 英威达面料介绍人在运动或做其他活动时,人体常常会产生汗水与湿气,天冷时汗水让你感到寒冷不适;汗水和湿气更使人闷热难受。

杜邦公司高科技纤维COOLMAX是通过四管道纤维迅速将汗水和湿气导离皮肤表面,并向四面八方分散,让汗水挥发更快,时刻保持皮肤干爽舒适。

于是人体流汗,皮肤表面与服装都不留汗。

持久舒爽透气,冬暖夏凉,倍感轻松。

此面料还有容易洗涤、洗后不变形、易干、面料轻而软、不用熨烫等其他特点。

CoolMax&reg是杜邦公司研制的、专利技术的四管道纤维材料。

四管道纤维及纤维之间形成最大的空间,保证最好的透气性,把皮肤表面散发的湿气快速传导至外层纤维。

纯棉与其相比虽可吸汗,但其排汗能力不高,而普通化纤在吸汗的能力上有很差,CoolMax® 纤维在吸汗和排汗方面都很出色。

CoolMax® 纤维材料可用于衬衫、裤子、袜子、内衣、帽子、背包。

特点1、可以把身体产生的热湿气导出,调节身体温度,既产生热调节效应,使你保持凉爽。

2、快干,干燥速度是纯棉的5倍。

3.、耐久,易护理,允许多次洗涤、不缩水、不变形,不霉变。

4、感觉柔软、舒适、透气,不会带来皮肤的不适。

隐身高分子材料隐身高分子材料2010-05-30 21:02:00| 分类:默认分类 | 标签: |字号大中小订阅隐身战斗机是在1991年海湾战争中使用的先进武器。

隐身技术在目前阶段主要是指降低收音机的雷达反射截面和红外特征,是一种探测对抗技术,达到隐身的措施主要是改进飞机的外形设计和在飞机表面使用吸波材料。

吸波材料指能吸收雷达波的复合材料,它可对抗雷达对飞机的探测。

目前研制和应用的吸波材料主要有两类:一类是介电吸波材料,其制造方法是在高分子化合物中添加电损耗性物质,如碳纤维、导电炭黑、碳化硅等,领先电抗损耗雷达入射能量;另一类是电磁性吸收材料,即在高分子化合物中添加铁氧体等磁性物质,领先电磁损耗雷主射能量。

用于制造吸波材料的高分子化合物如视黄基度夫碱式盐聚合物,它的分子为多共轭烯烃结构并含有一群高氯酸抗衡离子,这些抗衡离子由3个氧原子和1个氯原子组成,并在两处松散地高挂在高分子的碳原子骨架上,这种连接方式非常弱,一个光电子都有可能把抗衡离子从一个位置移到邻近的一个位置,这种位移使它很快将入射波的电磁能转换成热能散开,这就是它具有极好的吸收电磁波能的本领的原因。

可用于制造吸波材料的高分子还有聚苯硫醚、聚芳酯、聚醚砜、聚芳砜、聚苯并咪唑、聚醚亚胺、聚酰胺酰亚胺,它们被用做吸波材料的基体的原因是,高分子可减轻飞机重量,提高收音机的机动性能和降低油耗。

高分子都是电绝缘体。

B-2轰炸机的机身表面大部分由吸波材料的蜂窝夹层结构制成,为减少雷达小散射截面,机翼的前后沿由一连串拇指大小的六角形小室构成,每个小室内填充吸波材料,材料密度从外向内递增,它们用多层吸波材料覆盖,入射的雷达波先投射在机翼的表面上,然后被多层吸波材料吸收,剩余的雷达波进入六角形小室,继续被吸收,几乎可完全消除来自机翼前后雷达波的反射。

人体器官商店十年后的某一天,一位老人被告之他的心脏正在急速衰竭,需要更换左心室。

主治医师将他健康的心脏细胞组织切片送到一家组织实验室,即人造器官工厂。

研究人员利用组织切片和特殊聚合物制造出代用的左心室。

三个月后,代用左心室被冷冻、包装并送往医院。

医生将代用品换到老人的心脏内。

由于代用品相当于老人自己的器官,手术之后自然不会发生任何排斥反应,老人的生命因此而得到延续。

器官短缺在日常的医疗实践中,常会遇到因疾病和意外事故引发的组织和器官受损或衰竭,此时就需要进行器官、组织的移植或修复。

虽然目前器官移植手术已日臻成熟,但由于天然器官的来源极其有限,因此难以做到及时供应。

1999年仅美国就有72,000名患者等待器官移植,其中有6,100人在漫长的等待中撒手人寰。

此外,异体器官的排斥反应更使手术的成功率大大降低。

人造器官虽已被采用,但由于外形、材料等原因,目前多数还只能供病人在体外使用,而且价格也十分昂贵,非常人所能负担。

所以,利用组织工程培育出人人体的各种组织和器官,目前已成为许多国家的重点研究课题。

目前,许多商业及学术研究组织正在利用从胚胎或病人身体上取下的细胞组织,辅以特殊的生物材料,培养活体组织或器官。

目前商业领域的大多数工作集中于培养组织、瓣膜及器官的其他组成部分。

目前市场上已经出现了利用组织工程制成的人体器官:皮肤、骨骸、软骨等。

虽然这些离制造完整的器官还有很长一段路,但毕竟证明了人造器官概念的可行性。

人造血管对于制造整体器官来说,组织工程所面临的最大问题是:绝大多数器官需要自己的脉管系统,也就是血管网,来获取所需养料并实现器官应有的功能。

因此,研究人员在制造完整器官之前必须解决如何制造血管这一难题。

两年前,美国麻省理工学院的生物医药专家Robert Langer和LauraNiklason用少量从家猪体内提取的细胞制成了一条完整的血管,这是此领域内的一项重大突破。

Niklason从一头6个月大的家猪身上提取少量颈动脉组织切片;然后,将平滑的动脉细胞从切片中分离出来并用这些血管细胞覆盖在用可降解聚合物制成的管状框架之外;之后,Niklason将每条新制的血管放在各自的培养皿中,这些培养皿称作生物反应器。

在反应器上安装一个微型泵并把它与新制成的人造血管相连。

微型泵可以像人的心脏一样有规律地跳动。

微型泵的脉冲作用可使动脉细胞向管状框架内移动,从而将聚合体细微部分包裹起来,这会使人造血管更加结实。

在这种脉冲环境中培养几个星期后,血管内壁便生长出内壁细胞——许多器官组织内部细长而扁平的细胞,再继续培养若干天后就可以得到一条完整的血管。

人工合成的血管可以像真的血管一样工作。

研究人员将这种人造血管移植到家猪大腿主动脉上,在几周内该血管一直保持开放并且未发生血液凝结。

新的动脉血管对心脏血管替代手术来说可谓天赐之物。

但要建造更为复杂的器官需要最细的血管——毛细血管。

这意味着组织工程要达到微米级,这对当今普通的制造技术来说是一大难题。

研究人员计划使用芯片制造中使用的光刻技术来建造毛细血管。

德雷珀实验室微型制造系统的物理学家JeffBorenstein发现最细的毛细血管直径大约为10微米,而他日常所接触的是大小只有线宽1微米的芯片。

他认为凭着现有的技术完全有可能制成人造毛细血管。

研究小组在手掌大小的硅片上蚀刻出毛细血管状相互交织的网状结构。

在起初的实验中他们在硅片表面覆盖上从老鼠身上提取的内皮细胞,内皮细胞会沿着蚀刻出的网状结构生长,最终可以形成能传送液体的毛细血管。

在随后的工作中,研究人员用蚀刻好的硅片作为模板来浇铸可降解聚合物。

从模板上取出浇铸好的聚合物然后进行分层组装,就可以形成全3D毛细血管框架。

在管状框架上覆盖内皮细胞就可以形成毛细血管。

不过仅仅浇铸一次还不可能满足人造器官的需要。

制造人造肝脏所需的毛细血管需要用1/4个足球场大小的模板,而我们目前的技术根本不可能制出直径30米的硅片。

所以研究人员希望通过将数千层毛细血管网与肝脏细胞相连实现人造肝脏基本结构。

人造膀胱和人造心脏尽管目前的技术还不能制成有复杂血管的器官,但是已经有一种用组织工程制成的器官开始为人类服务,这就是人造膀胱。

波土顿儿童医院泌尿科医师AnthonyAtala从1990年左右开始设计人造膀胱。

在20世纪90年代后期,Atala 为6只小猎犬制作了膀胱。

研究人员从狗的膀胱上取下1平方厘米的组织切片,然后将内层细胞和肌肉细胞分离后分别进行培养。

一个月后,Atala的研究小组培养的两种细胞总数都达到3亿个,已经可以构建人造膀肮了。

研究人员用肌肉细胞覆盖膀胱形状的聚合物框架,用内层细胞覆盖框架内部。

之后,研究人员用人造膀肮替代小狗原有的膀胱,他们发现不仅周围组织的血管长入人造膀胱且发育良好,而且功能与健康小狗并无多少差别。

上述实验大大坚定了研究人员的信心,他们决定从2000年开始研究人类膀肮,不过这个过程将是漫长的。

研究人员用了20年左右的时间证明人造皮肤的适用性;膝盖软骨用了近四、五年才投入临床使用。

Atala的实验室已经制成有排尿功能的膀胱形状小型单元。

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