高分子材料的研究现状及发展前景

王昱超

摘要 随着科学技术的快速发展和生产力的显著提高，以及经济社会的飞速发展，高分子材料的应用也越来越广泛，人们对高分子材料的性能提出了更高的要求，因此对其的研究力度也越来越大。本文将介绍高分子材料的研究现状和发展前景。

关键词 高分子材料；研究现状；发展前景

中图分类号 TB3 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2016）14-0008-01

1高分子材料的基本概念

1）高分子化合物指分子量很大的有机化合物，每个分子可含几千、几万甚至幾十万个原子，也叫高聚物或聚合物；分子量<500，叫低分子；分子量>500，叫高分子，一般高分子材料的分子量在103～106之间。如表1所示。

2）高分子材料指以高分子化合物为主要组分的材料，主要包括塑料、橡胶、化学纤维等。如图1所示。

2高分子材料的研究现状

现在高分子材料已经同金属材料及无机非金属材料一样，成为一种重要的材料，在机械工业、燃料电池、农业种子处理及智能隐身技术等各个领域都发挥着重要的作用，也就是说人类已经进入高分子时代，从工农业生产到人们的衣食住行方方面面都渗透着高分子材料的应用。目前为满足人们的生活生产需求以及市场的需要，我国重点对工程、复合、液晶高分子、高分子分离和生物医药这5项高分子材料进行研究，并已取得重大成果。

2.1高分子材料应用于机械工业

目前材料科学研究的重点和热门是“以塑代钢”和“以塑代铁”，此类研究不仅能够拓宽材料的选择范围，而且比高消耗又笨重的传统材料更加经济耐用、安全轻便。例如聚甲醛材料的突出特点是具有耐磨性，经机油、四氟乙烯、二硫化钥等改性后，其磨耗系数和摩擦系数减小，被大量应用于各种螺母、齿轮、凸轮、轴承、各种导轨及泵体等机械零件的制造。

2.2高分子材料应用于燃料电池

高分子电解质可大大减薄膜的厚度，从而大大降低电池内阻，使输出功率增大。全氟磺酸质子交换膜具有很好的化学耐受性和机械强度，同时氟素化合物的僧水性能良好，易于使水排出，但是也降低了电池运转时的保水率，影响了膜导电性，经高分子电解质膜加湿技术后，虽保证了其导电性，但也带来了电池尺寸变大、系统复杂化等一系列问题。现在研究者正关注能耐高温的增强型全氟磺酸型等高分子材料。

2.3高分子材料应用于农业种子处理

在农业上一般将高分子材料制成干型或者湿型成膜剂，用于包裹种子，不仅可以将农药和其他物质固定在种子表面，还可以改变种子的形状，以便于机械播种，节省人力物力。目前用天然型及功能型高分子材料处理种子的技术正逐步推广，例如多糖类的天然高分子材料及利用可持续生物资源开发的种衣剂等。

2.4高分子材料应用于智能隐身技术

智能隐身材料能够感知外界信号并能够对信息进行处理，具有自动调节电磁特性、自我指令及响应等功能。在分子水平上通过化学键、氢键等对高分子聚合材料进行设计组装，制成集多种智能特性于一身的智能隐身材料是目前隐身材料发展的重要方向。

3高分子材料的发展前景

3.1高性能化

基于目前航天航空、汽车工业、电子信息技术及家用电器等领域对材料耐高温、耐老化、耐磨损、耐腐蚀性等要求的不断提高，为高分子材料的研发提供了重要方向。高性能化的高分子材料的发展趋势是通过合成、共聚、共混及交联等工艺，改变催化体系，用新的加工方法改变聚态结构，再在微观复合方法下，改良高分子材料的性能特点。

3.2高功能化

功能性的高分子材料是目前材料领域中最具活力的新生领域，现已研究出各种各样的高功能化高分子材料，例如具有导电导热性能的高吸水性聚合物，可当作医用高分子材料用于人造器官的制造。目前高分子吸水性材料、高分子分离膜、光致抗蚀性、高分子催化剂等都是研究者关注并研究的对象。

3.3复合化

复合材料可集多种不同材料优点于一身，克服了单一材料的缺陷，从而扩大了高分子材料的应用领域，也提高了其经济效益。目前复合化的材料主要应用于航天航空、海洋、造船等工程领域，并且正在研发大规模高性能的纤维增强型材料，合成具有高强度、耐热性的基本树脂，进一步提高其界面性能和粘结性能。

3.4智能化

高分子材料的智能化是高分子材料中最具挑战性的一项重大课题，是赋予高分子材料以生物智能，使其具有自我诊断修复及识别应答等特性。针对人体状态将智能材料制成调节及控制药剂释放的微胶囊材料，针对生物体生长及愈合的规律将智能高分子材料又制成人造血管人造骨等医用材料。智能材料的研发的高分子材料质的飞跃，是新材料、生物技术、分子原子级工程技术和人工智能等学科相结合的产物。

3.5绿色化

高分子材料虽然为人们的日常生活带来了极大的便利，但其带来的环境污染问题仍然不容小视，这就使得高分子技术朝着节约能源、绿色环保的方向发展，选用可持续无毒害的原料，利用可再生的资源合成绿色高分子材料，实现高分子材料的循环利用，如图2所示。

4结论

我国对高分子材料的研发起步较晚，但已建立了相对完善的研发、生产体系，并在诸多领域也有广泛应用，带来了巨大的经济效益。但不能止步不前，还应继续致力于新型高分子材料的研发，提高技术水平，改进催化体系和方法，使高分子材料绿色化和智能化，才能满足人们日益增长的物质需要和市场需求。endprint