功能高分子材料應用及發展趨勢

2021-03-04 09:36:00 字數 2648 閱讀 3977

摘要:本文主要講述了功能高分子在光學、電學、生物醫學以及分離膜領域的應用;與此同時,展望功能高分子的未來發展趨勢,主要為光功能高分子、導電高分子以及生物醫用高分子。

關鍵字:功能高分子光學材料導電生物醫用趨勢

正文20世紀60年代,國際上出現「功能高分子」一詞,經過半個世紀的發展,具有各種功能的高分子材料在工業、農業、國防、環境保護以及生命科學領域發揮著越來越重要的作用。

什麼是功能高分子:通常認為,功能高分子是與常規聚合物相比具有明顯不同的物理化學效能,並且有某些特殊功能(如化學活性、光敏性、導電性、催化活性、生物相容性、藥理效能、選擇分類效能等)的聚合物大分子。

功能高分子的特點:產量小、產值高、製造工藝複雜;具有與常規聚合物明顯不同的物理化學效能,並且有某些特殊功能。既可以單獨使用,也可以與其他材料復合製作成結構件,實現結構/功能一體化。

第一部分(功能高分子的應用)

光功能高分子材料:光功能高分子材料是指在光的作用下能夠產生某些特殊物理或化學效能變化的高分子材料。根據作用機理,可以將光功能高分子材料分為光物理和光化學功能高分子材料兩大類。

常見的光功能高分子材料主要有:光導電高分子材料、光致變色高分子材料、高分子光致刻蝕劑、高分子螢光和磷光材料、高分子光穩定劑、高分子光能轉化材料和高分子非線性光學材料等。光功能高分子材料在電子工業和太陽能利用等方面具有廣泛應用。

我們生活中常見的有太陽能電池、靜電影印、全息照相以及光導纖維等,他們正在不斷的豐富著我們的生活,為我們帶來越來越多的便利。比如,太陽能電池為我們帶來了清潔能源、減少了環境汙染;光導纖維將世界聯通,讓我們每天都能方便快捷的享受網上衝浪帶來的樂趣。

導電高分子材料:導電性高分子材料按材料的結構和組成,可將導電高分子分為兩大類:一類是結構型導電高分子,它依靠高分子結構本身提供的導電載流子導電;另一類是複合型導電高分子,它是依靠新增在不具備導電性的高分子材料中的炭黑、金屬粉、箔等。

結構型導電高分子材料,它是指高分子本身或經過「摻雜」之後具有導電功能的一類材料,這類導電高分子一般為共軛型高分子。它是指高分子鏈中具有大量共軛雙鍵結構,其導電機理在於丌電子的非定域化,電子在共軛體系內自由運動,因而提供了大量的導電載流子。摻雜是提高共軛高聚物電導率很重要的方法。

與結構型導電高分子不同,在複合型導電高分子中,高分子材料本身並不具備導電性,只充當了粘合劑的角色。導電性是通過混合在其中的導電性的物質如炭黑、金屬粉末等獲得的。複合型導電高分子製備方便,有較強的實用性,用作導電橡膠、導電塗料、導電粘合劑、電磁波遮蔽材料和抗靜電材料,在許多領域發揮著重要的作用。

生物醫用功能高分子:生物醫用高分子既可以來自人工,也可以來自天然產物。醫用高分子材料主要分為生物醫學材料和醫療器械及其他材料。

生物醫學材料主要包括人造器官、人造血液、外科材料以及藥物釋放媒介材料。在高分子材料行業中,人造器官逐漸成了乙個熱門行業。人工心臟血幫浦、人工心臟瓣膜、人工肺、人工腎、人工膀胱、人工**、人工血液等都已相繼出現。

使許多因傷病或其他原因造成的缺失而得以修復,不僅在醫療方面取得了突破的進展,而且使人們從心理和生理上走向了健康。化學藥物一般都有毒***,而有一種智慧型材料可以感知需要藥的用量與需要與否反饋藥物的釋放,釋放量和終止釋放,高分子材料可作為靶向給藥體系已經藥物的載體在藥物方面占有很高的地位。同時醫用高分子材料一般無毒,不起組織反應,不會導致炎症。

高分子分離膜:膜分離技術具有分離、濃縮、純化和精製的功能,又有高效、能耗低、操作簡單、易於控制、環保等特點,目前已廣泛應用於食品、醫藥、化功、環保、水處理、電子等領域。

第二部分(發展趨勢)

光功能高分子的發展方向主要有:一是感光性樹脂在印刷佈線、孔板製造、積體電路和電子器件加工、精密機械加工及影印、照相等方面的應用愈來愈廣泛。二是光致變色高分子的應用開發工作尚處在起步階段,但其應用前景是十分誘人的。

三是光降解材料主要可應用於兩個方面,包裝材料、農業應用薄膜,這樣可以減少白色汙染。

導電高分子的研究方向將集中在以下幾個方面:一是合成可溶性導電高分子,直接合成可溶性電高分子是實現可加工性和研究結構與效能的有效途徑;二是自摻雜或不摻雜導電高分子,這樣可以決聚合物穩定性問題;三是超高電導率的導電高分子;四是開發出**低廉的導電高分子。 複合型導電高分子的實用化遠勝於結構型導電高分子,這是因為它有成型簡便、重量輕、性於調節、成本低和可選擇的品種多等許多優點。

醫用高分子材料未來發展概括為四個方面:一是生物可降解高分子材料的應用前景更加廣闊,其中醫用可生物降解高分子材料因其具有良好的生物降解性和生物相容性而受到廣泛的重視,它在緩釋藥物、促進組織生長的骨架材料方面具有極大的發展潛力,尤其是可對生物降解型聚合物進行物理好和化學修飾,研發出適合於不同藥物的聚合物基材料,使之達到理想的控制釋放效果;二是複製具有人體各部天然組織的物理機械效能和生物學效能的生物醫用材料,達到高分子的生物功能化和生物智慧型化,是醫用高分子材料發展的重要方向;三是人工代用器官在材料本體及表面結構的有序化、複合化方面將取得長足進步,以達到與生物體相似的結構和功能,其生物相容性也將明顯提高;四是藥用高分子和醫藥包裝用高分子材料的應用將會繼續擴大。

高分子分離膜的未來發展包括:一是由於工業化發展帶來的環境日趨惡化,水荒問題成為很多城市、國家面臨的亟待解決的難題。除了節約用水以外,其中一項解決淡水短缺的措施就是海水和苦鹹水的淡化。

海水淡化具有很好的發展前景;二是溫室效應帶來的環境問題,使得工業廢氣尤其是的**和脫除變得非常必要。另外、等酸性氣體的處理也必須依靠氣體分離膜。

參考文獻:

功能高分子材料-------羅祥林主編化學工業出版社;

導電高分子材料-------省部博之主編科學工版社;

百度百科;

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