對高分子材料的認識

2021-04-16 00:37:29 字數 3595 閱讀 5475

什麼是高分子材料:顧名思義,是以高分子化合物為基礎的材料。高分子材料是由相對分子質量較高的化合物構成的材料,包括橡膠、塑料、纖維、塗料、膠粘劑和高分子基複合材料,高分子是生命存在的形式。

所有的生命體都可以看作是高分子的集合。

高分子材料的**:高分子材料按**分為天然、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進化的基礎。

19世紀30年代末期,進入天然高分子化學改性階段,出現半合成高分子材料。2023年出現合成高分子酚醛樹脂,標誌著人類應用合成高分子材料的開始。現代,高分子材料已與金屬材料、無機非金屬材料相同,成為科學技術、經濟建設中的重要材料。

高分子材料的分類: 高分子材料按**分為天然、半合成(改性天然高分子材料)和合成高分子材料。高分子材料按特性分為橡膠、纖維、塑料、高分子膠粘劑、高分子塗料和高分子基複合材料等。

高分子材料按用途又分為普通高分子材料和功能高分子材料。功能高分子材料除具有聚合物的一般力學效能、絕緣性能和熱效能外,還具有物質、能量和資訊的轉換、傳遞和儲存等特殊功能。已實用的有高分子資訊轉換材料、高分子透明材料、高分子模擬酶、生物降解高分子材料、高分子形狀記憶材料和醫用、藥用高分子材料等。

高分子材料的效能: 高分子材料的結構決定其效能,對結構的控制和改性,可獲得不同特性的高分子材料。高分子材料獨特的結構和易改性、易加工特點,使其具有其他材料不可比擬、不可取代的優異效能。

新材料發展趨勢:

(1)高分子材料。資源豐富、原料廣,輕質、高強度,成形工藝簡易。提高工作溫度是研製的重要課題。各種塑料、合成橡膠和合成纖維將有很大發展,成為重要的新材料

(2)特種陶瓷。高強高溫結構陶瓷、電工電子功能陶瓷和復合陶瓷是新材料中普遍注重的發展方向。

(3)功能材料。這是新材料中發展很快的乙個重要方向,如半導體、雷射、紅外、超導、電子、磁性、發光、液晶、換能、感測材料等,品種繁多,前景廣闊。

(4)能源材料。太陽能、磁流體發電、氫能等新能源發展,同時促進了各種高溫熱、儲能、換能材料的發展。

(5)高效能、高強度結構材料。

(6)複合材料。纖維增強型、瀰散粒子型、疊層複合型複合材料以及碳纖維、石墨纖維、硼纖維、金屬纖維、晶須的研製發展,將使被稱為"21世紀材料"複合材料更放光彩。

(7)金屬新材料。非晶態金屬(金屬玻璃)、記憶合金、防振合金、超導合金和金屬氫等。

(8)極限材料。在超高壓、超高溫、超低溫、超高真空等極端條件下應用和製取的各種材料。如超導、超硬、超塑性、超彈性、超純、超晶格膜等材料。

(9)原子分子設計材料。這是在材料科學深入研究的基礎上,對表面、非晶態、結構點陣與缺陷、固態雜質、非平衡態、相變以及變形、斷裂、磨損等領域研究探索的發展方向,以期獲得原子、分子組成結構按效能要求設計的新材料。

(10)稀土材料。稀土金屬在雷射、螢光、磁性、紅外、微波、核能、特種陶瓷以及化工材料中,有奇異的效能,稀土材料已成為重要的開發領域。我國稀土資源儲量居世界首位,因此稀土的開發對我國更為重要。

高分子材料的未來發展方向:

1.高效能化

為滿足航天航空、電子資訊、****、家用電器等多方面技術領域的需要,要求材料的機械效能、耐熱性、耐久性、耐腐蝕性等效能進一步提高。

2.高功能化

主要包括電磁功能高分子材料,光學功能高分子材料,物質傳輸、分離功能高分子材料,生物功能高分子材料等。

3.複合化

以玻璃纖維增強材料為主的複合材料不僅在當前已進入大規模生產和應用階段,而且在將來仍會有所發展。高效能的結構複合材料是新材料革命的乙個重要方向。

4.精細化

電子技術變化日新月異,要求原材料向高純化、超淨化、精細化、功能化方向發展。

5.智慧型化

「材料的智慧型化」是一項帶有挑戰性的未來的重大課題。智慧型材料是使材料本身帶有生物所具有的高階功能,如預知預告性、自我診斷、自我修復、自我增殖、認識識別能力、刺激反應性、環境應答性等。

功能材料的介紹:功能材料是指那些具有優良的電學、磁學、光學、熱學、聲學、力學、化學、生物醫學功能,特殊的物理、化學、生物學效應,能完成功能相互轉化,主要用來製造各種功能元器件而被廣泛應用於各類高科技領域的高新技術材料。

新型功能材料國外發展現狀:當前國際功能材料及其應用技術正面臨新的突破,諸如超導材料、微電子材料、光子材料、資訊材料、能源轉換及儲能材料、生態環境材料、生物醫用材料及材料的分子、原子設計等正處於日新月異的發展之中,發展功能材料技術正在成為一些發達國家強化其經濟及軍事優勢的重要手段。

超導材料:

以nbti、nb3sn為代表的實用超導材料已實現了商品化,在核磁共振人體成像(nmri)、超導磁體及大型加速器磁體等多個領域獲得了應用;squid作為超導體弱電應用的典範已在微弱電磁訊號測量方面起到了重要作用,其靈敏度是其它任何非超導的裝置無法達到的。但是,由於常規低溫超導體的臨界溫度太低,必須在昂貴複雜的液氦(4.2k)系統中使用,因而嚴重地限制了低溫超導應用的發展。

生物醫用材料:

作為高技術重要組成部分的生物醫用材料已進入乙個快速發展的新階段,其市場銷售額正以每年16%的速度遞增,預計20年內,生物醫用材料所佔的份額將趕上藥物市場,成為乙個支柱產業。生物活性陶瓷已成為醫用生物陶瓷的主要方向;生物降解高分子材料是醫用高分子材料的重要方向;醫用復合生物材料的研究重點是強韌化生物複合材料和功能性生物複合材料,帶有**功能的ha生物複合材料的研究也十分活躍。

能源材料:

太陽能電池材料是新能源材料研究開發的熱點,ibm公司研製的多層復合太陽能電池,轉換率高達40%。美國能源部在全部氫能研究經費中,大約有50%用於儲氫技術。固體氧化物燃料電池的研究十分活躍,關鍵是電池材料,如固體電解質薄膜和電池陰極材料,還有質子交換膜型燃料電池用的有機質子交換膜等,都是目前研究的熱點。

生態環境材料:

生態環境材料是20世紀90年代在國際高技術新材料研究中形成的乙個新領域,其研究開發在日、美、德等發達國家十分活躍,主要研究方向是:①直接面臨的與環境問題相關的材料技術,例如,生物可降解材料技術,co 2 氣體的固化技術,sox、nox催化轉化技術、廢物的再資源化技術,環境汙染修復技術,材料製備加工中的潔淨技術以及節省資源、節省能源的技術;②開發能使經濟可持續發展的環境協調性材料,如仿生材料、環境保護材料、氟里昂、石棉等有害物質的替代材料、綠色新材料等;③材料的環境協調性評價。

智慧型材料:

智慧型材料是繼天然材料、合成高分子材料、人工設計材料之後的***材料,是現代高技術新材料發展的重要方向之一,將支撐未來高技術的發展,使傳統意義下的功能材料和結構材料之間的界線逐漸消失,實現結構功能化、功能多樣化。科學家預言,智慧型材料的研製和大規模應用將導致材料科學發展的重大革命。國外在智慧型材料的研發方面取得很多技術突破,如英國宇航公司在導線感測器,用於測試飛機蒙皮上的應變與溫度情況;英國開發出一種快速反應形狀記憶合金,壽命期具有百萬次迴圈,且輸出功率高,以它作制動器時、反應時間,僅為10分鐘;在壓電材料、磁致伸縮材料、導電高分子材料、電流變液和磁流變液等智慧型材料驅動元件材料在航空上的應用取得大量創新成果。

功能材料的國內需求分析:

中國作為乙個 12億人口的大國,正在實施巨集偉的第三步發展戰略,這一根本國情加之特種功能材料在經濟社會發展中的重要作用和地位,決定了我國對功能材料的需求將是巨大的。

功能材料不僅是發展我國資訊科技、生物技術、能源技術等高技術領域和國防建設的重要基礎材料,而且是改造與提公升我國基礎工業和傳統產業的基礎 ,直接關係到我國資源、環境及社會的可持續發展。

總之,在未來的五到十年,我國經濟、社會及****對功能材料有著巨大的需求,功能材料是關係到我國能否順利實現第三步戰略目標的關鍵新材料。

a09120118李驍駿

對高分子材料的認識

一 定義 高分子材料 以高分子化合物為基礎的材料。高分子材料是由相對分子質量較高的化合物構成的材料,包括橡膠 塑料 纖維 塗料 膠粘劑和高分子基複合材料,高分子是生命存在的形式。所有的生命體都可以看作是高分子的集合。二 高分子材料按 分為天然 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...

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高分子材料 macromolecular material 是以高分子化合物為基礎的一大類材料的總稱,是由相對分子質量較高的化合物構成的材料,包括橡膠 塑料 纖維 塗料 膠粘劑和高分子基複合材料。高分子材料在我們生活的用途很廣,但純的高分子材料的品種較少而且效能並不能完全滿足人們的需要,對高分子材料...

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